Metingen van ‘verloren’ Seaglider bieden nieuwe inzichten in het smelten van het Antarctisch ijs

Nieuwe Onderzoek Ontdekt Verhoogde Smelting van Antartische IJsplank

Recent onderzoek onthult voor het eerst hoe een belangrijke Antartische ijsplank de afgelopen vier decennia is blootgesteld aan verhoogde smelting door opwarmend oceaanwater.

Wetenschappers van de Universiteit van East Anglia (UEA) stellen dat de studie—resultaat van hun autonome Seaglider die per ongeluk vast kwam te zitten onder de Ross-ijsplank—suggereert dat deze smelting waarschijnlijk verder zal toenemen naarmate de klimaatverandering voortduurt en de oceaan opwarmt.

De glider, genaamd Marlin, werd in december 2022 in de Rosszee gedeponeerd vanaf de rand van het zee-ijs. Met een scala aan sensoren om gegevens te verzamelen over oceaanprocessen die belangrijk zijn voor het klimaat, was hij geprogrammeerd om noordwaarts in open water te reizen. Echter, Marlin werd gevangen in een zuidwaarts stromende stroom en werd de ijsplankholte ingetrokken, waar hij met ingeschakelde sensoren vier dagen bleef voordat hij weer tevoorschijn kwam. In deze tijd voltooide de ‘verloren’ glider 79 duiken, waarbij hij metingen van het water binnen de holte tot een diepte van 200 meter nam, tot aan de basis van de bovenliggende ijsplank.

Onderzoekers van de School of Environmental Sciences van UEA registreerden een 50 meter dikke ‘intrusie’ van relatief warm water dat de holte was binnengedrongen vanuit het nabijgelegen open water. De watertemperaturen varieerden van -1,9°C tot een warmer -1,7°C onder het ijs.

Een heranalyse van alle beschikbare metingen toont aan dat de warmte die de holte binnendringt, de afgelopen 45 jaar is toegenomen, waarschijnlijk als gevolg van de opwarming van de Rosszee door klimaatverandering.

De studie, getiteld “Ross Ice Shelf frontal zone subjected to increasing melting by ocean-surface waters,” werd op 8 november gepubliceerd in Science Advances. “Hoewel de temperatuurstijging—vier duizendsten van een graad per jaar—misschien niet veel lijkt, kan dit leiden tot ongeveer 20 tot 80 cm extra ijsverlies per jaar over de 45 jaar die we onderzoeken,” legde hoofdonderzoeker Dr. Peter Sheehan uit.

Dr. Sheehan voegde toe: “We ontdekten dat de intrusiewateren warm genoeg waren om de onderkant van de ijsplank te smelten, in tegenstelling tot de vriespuntwateren die ze waarschijnlijk verplaatst hebben. Wat nieuw is, is dat we het warme water vrijwel van het open water van de Rosszee bij de ijsfront naar de holte kunnen volgen. We hebben nog niet eerder gezien dat zo’n intrusie zich rechtstreeks voordoet.”

De ijsplanken die Antarctica omringen, zijn blootgesteld aan de warmte van de oceaan over de hele oppervlakte van hun onderkanten die over de continentaalplank van de zeeën drijven, en het smelten dat door de oceaan aan de basis van het ijs plaatsvindt, is de grootste oorzaak van het verlies van ijsmassa in Antarctica.

Hoewel het smelten van drijvend ijs op zichzelf de zeespiegel niet significant verhoogt, vertragen ijsplanken de zeewaartse stroom van landijs en stabiliseren ze zo de Antarctische ijskap; hun verdunning en desintegratie zou de aanvoer van landijs naar de oceaan versnellen en de wereldwijde zeespiegelstijging versnellen.

Een van de processen die warm oppervlaktewater onder de Ross-ijsplank kunnen drijven, is wind. Bepaalde windpatronen leiden tot zuidwaartse stroming in de oppervlakte-oceaan en in de holte van de ijsplank. Deze door de wind aangedreven oceaanoppervlaktestromen worden Ekmanstromen genoemd, en net als bij elke oceaanstroom hebben deze een bijbehorende warmteoverdracht. Aangezien dit een proces aan de oceaanoppervlakte is, is deze warmte onmiddellijk beschikbaar om het bovenliggende ijs te smelten: het hoeft niet te wachten tot het naar de ijsbasis wordt gemengd.

Ekmanwarmteoverdracht is bijzonder relevant voor klimaatwetenschappers omdat oceanen veel van de warmte van de aarde absorberen en herverdelen. Veranderingen in dit systeem kunnen diepgaande effecten hebben op het weer, de zeespiegel en de wereldwijde temperatuurtrends.

Dr. Sheehan en co-auteur Prof. Karen Heywood gebruikten langdurige metingen van wind en oceaantemperatuur—gecombineerd met een model om ruimtelijke en temporele hiaten in de gegevens op te vullen—om de sterkte van de zuidwaartse Ekmanwarmteoverdracht over de afgelopen 45 jaar te berekenen. Ze ontdekten dat de warmte die door Ekmanstromen de holte binnendringt, is toegenomen.

Jaar-op-jaar variabiliteit wordt gedreven door de wind. De trend naar grotere warmteoverdracht in de holte is echter waarschijnlijk gekoppeld aan de opwarming van de Rosszee—omdat het water is opgewarmd, zullen de winden van vandaag meer warmte-energie naar de holte transporteren dan winden van vergelijkbare sterkte in het verleden.

Prof. Heywood zei: “Het lijkt redelijk om te verwachten dat de omvang van de Ekmanwarmteflux, en van de smelting die deze aandrijft, verder zal toenemen naarmate de klimaatverandering de oceaan blijft opwarmen. Deze trend is op zichzelf zorgwekkend. De invloed van oppervlaktewaterintrusies, naast de trends en variabiliteit in de Ekman-dynamiek die deze kunnen aandrijven, moet worden opgenomen in klimaatmodellen, gezien de aanhoudende onzekerheid over de reactie van het landijs in Antarctica op klimaatverandering.”

Dit is de eerste keer dat dit proces is bestudeerd met behulp van een langdurige, meerdecadale dataset. Eerdere inzichten in oppervlaktewaterintrusies zijn voornamelijk afkomstig van vergelijkingen van hydrografie in open water, bijvoorbeeld van schepen, observaties van gemerkte zeehonden en ijsboeien die binnen een holte zijn gedeponeerd.