Nieuwe Datatool Meet Hoe en Waar Antarctica’s IJs Breekt

De Thwaites-gletsjer in West-Antarctica staat bekend om zijn snelle veranderingen, gebroken oppervlak en snelle ijsstromen. Wetenschappers die Antarctica bestuderen, waarschuwen dat een totale instorting van de ongeveer 80 mijl brede Thwaites-gletsjer, de breedste ter wereld, veranderingen zou kunnen veroorzaken die kunnen leiden tot een stijging van de zeespiegel met 3,4 meter.

Om beter te voorspellen waar scheuren kunnen ontstaan die leiden tot een dergelijke instorting – en om de processen die veranderingen in de Antarctische ijsschotten aandrijven beter te begrijpen – heeft een team onder leiding van onderzoekers van de Penn State Universiteit een nieuwe methode ontwikkeld om scheuren te evalueren die de ijsschotsen destabiliseren en deze verliezen versnellen.

Ze hebben hun techniek voor het analyseren van scheuren in de ijsschotsen gerapporteerd in een artikel gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Earth Surface. De onderzoekers hebben gebruik gemaakt van NASA-satellietgegevens en zich gericht op het meten van verticale scheuren in het Antarctische ijskap, die jaarlijks met ongeveer 136 miljard ton krimpt maar nog steeds de grootste op aarde is.

De groep heeft specifiek scheuren in de Thwaites-gletsjer, ook wel de “Doomsday-gletsjer” genoemd, geëvalueerd om hun methode te ontwikkelen. Deze methode kan helpen om de structurele integriteit van de ijsschotsen te onthullen en te bepalen of – en wanneer – ze mogelijk zullen bezwijken. “We weten weinig over scheuren, en hun gedrag is veel complexer dan traditionele modellen suggereren,” zei hoofdauteur Shujie Wang, assistent-professor in de geografie aan Penn State.

Het modelleren van het terugtrekken van ijsschotsen is complex, vooral vanwege de beperkte gegevens over ijsfracturen. Dit probleem is bijzonder uitgesproken bij de Thwaites-ijsplank, die bekend staat om zijn snelle veranderingen, gebroken oppervlak en snelle ijsstroom. De onderzoekers beschouwen de Thwaites-plank als een bolwerk tegen verdere ontbinding van de gletsjer.

Richard Alley, professor in de geowetenschappen aan Penn State en mede-auteur van het artikel, vergeleek ijsschotsen met steunberen, een architectonisch kenmerk dat buitenmuren van gebouwen ondersteunt. “We hebben gezien dat ijsschotsen afbreken, maar we hebben nog nooit gezien dat er een teruggroeit,” zei Alley. “Dit nieuwe onderzoek geeft aan dat we beter kunnen voorspellen wanneer deze zullen afbreken. Het helpt bij het vaststellen van de vroege waarschuwingssignalen.”

Om meer details over scheurdiepte en activiteit vast te stellen, analyseerde het onderzoeksteam gegevens die zijn verzameld door NASA’s Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) van 2018 tot 2024. De satelliet meet gletsjers, oceaanhoogtes, boomkronen en andere natuurlijke kenmerken.

De onderzoekers ontwikkelden een workflow voor het verwerken en analyseren van de satellietgegevens om scheuren in de tijd te meten. De tweestapsaanpak genereert hoge-resolutie profielen van oppervlaktes en visuele doorsneden van de scheuren. Op basis van een eerder algoritme dat Wang ontwikkelde om individuele scheuren te detecteren, onthult de nieuwe methode een scala aan scheurtypes en -kenmerken te midden van verschuivende landschappen.

Onder hun ontdekkingen vonden de onderzoekers agressievere fracturering in het oostelijke deel van de Thwaites-plank en relatieve stabiliteit in het westen. Hoewel ze geen specifieke oorzaken voor de verschillen konden vaststellen, zeiden ze dat warmer winterlucht, verminderde zee-ijs en veranderingen in de oceaancirculatie onder de ijsschots mogelijke bijdragers zijn aan de groei van scheuren die verdere studie vereisen.

Verslechterende scheuren bevorderen snellere ijsstromen en een domino-effect van scheuren en instabiliteit binnen ijsformaties, volgens de onderzoekers. Wang zei dat hun studie moet bijdragen aan het algemene begrip van de oorsprong van scheuren. “We geloven dat als de Thwaites-gletsjer zeer onstabiel wordt, het catastrofale gevolgen zal hebben,” zei Wang. “Het is een belangrijk gebied om te bestuderen, om te zeggen wat er als volgende zal veranderen.”

Het werk volgt op een onderzoekspaper uit 2023, ook geleid door Wang, die de instorting van de Larsen B-ijsplank op het Antarctische schiereiland in 2002 verkende. Atmosferische en oceanische factoren verzwakten de plank gedurende een aantal jaren, wat leidde tot het uiteenvallen van het 3.250 vierkante mijl grote lichaam in ongeveer vijf weken, zo bleek uit dat onderzoek.

Terwijl traditionele modellering van ijsschotsfracturen afhankelijk was van theorie, bieden de nieuwe waarnemingen een basis voor verfijndere modellen die voortkomen uit langdurig onderzoek, aldus Wang. Een deel van haar hoop is dat betere voorspellingen over het gedrag van Antarctisch ijs de onzekerheid rond veranderingen in de zeespiegel zullen verminderen, bijdragen aan het publieke vertrouwen in wetenschappelijk onderzoek en helpen bij het informeren van beleidsvorming. “Ik beschouw dit echt als een brug,” zei Wang.

Voor toekomstige onderzoeksinspanningen heeft Zhengrui Huang, promovendus in de geografie en mede-auteur van het artikel, satellietgegevens verzameld voor meer dan 40 Antarctische ijsschotsen. De dataset omvat 3D-scheurkenmerken, met details over locaties en dieptes. De groep is van plan om dit materiaal als een open-sourcebron aan te bieden voor gebruik door de bredere onderzoeksgemeenschap.

“We verwachten dat dit een belangrijke observatiedataset van scheuren zal zijn voor onderzoekers die de dynamiek van Antarctische ijsschotsen bestuderen en modelleren,” zei Huang.