Satelity ujawniają „silne topnienie” pod lodowcem Thwaites na Antarktydzie

Dane radarowe satelitarne wskazują na znaczną ingerencję wody morskiej pod Antarktydą Lodowiec ThwaitesTo powoduje, że lód podnosi się i opada.

Korzystając z danych z radaru satelitarnego o wysokiej rozdzielczości, zespół glacjologów kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkrył dowody na to, że ciepła woda morska pod wysokim ciśnieniem przedostaje się kilka kilometrów pod powierzchnię lodu lodowca Thwaites na Antarktydzie Zachodniej. Lodowiec ten jest często nazywany „lodowcem Dnia Sądu Ostatecznego” ze względu na jego kluczową rolę w potencjalnym podniesieniu się poziomu mórz na świecie oraz katastrofalne skutki, jakie taki wzrost miałby na całym świecie. Pseudonim ten odzwierciedla ogromny rozmiar lodowca i szybkość topnienia, co według naukowców może znacząco przyczynić się do wzrostu poziomu morza, jeśli lodowiec zapadnie się lub całkowicie stopi.

Zespół kierowany przez Uniwersytet Kalifornijski w Irvine stwierdził, że powszechny kontakt wody oceanicznej z lodowcem – proces powtarzający się na Antarktydzie i Grenlandii – powoduje „silne topnienie” i może wymagać ponownej oceny prognoz globalnego wzrostu poziomu morza. Ich badanie opublikowano 20 maja w Postępowanie Narodowej Akademii Nauk,

Dane i notatki

Glacjolodzy oparli się na danych zebranych od marca do czerwca 2023 r. przez fińską komercyjną misję satelitarną ICEYE. Satelity ICEYE tworzą „konstelację” na orbicie polarnej wokół planety, wykorzystując InSAR – interferometryczny radar z syntetyczną aperturą – do ciągłego monitorowania zmian na powierzchni Ziemi. Kilka przelotów statków kosmicznych nad małym, określonym obszarem zapewnia płynne wyniki danych. W przypadku tego badania pokazano wznoszenie, opadanie i krzywiznę lodowca Thwaites.

„Dane ICEYE zapewniają długą serię codziennych obserwacji, które ściśle odpowiadają cyklom pływowym” – powiedział główny autor Eric Renault, profesor nauk o systemach Ziemi na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine. „W przeszłości dysponowaliśmy sporadycznymi danymi i na podstawie zaledwie kilku obserwacji trudno było określić, co się dzieje. Kiedy mamy ciągły szereg czasowy i porównujemy to z cyklem pływów, widzimy, że woda morska napływa na wysokim poziomie przypływy i cofanie się, a czasem tendencja w górę pod lodowcem i wpadanie w pułapkę, dzięki ICEYE po raz pierwszy zaczynamy dostrzegać dynamikę pływów.

Zrzut ekranu widoku 3D ruchu pływowego lodowca Thwaites w Antarktyce Zachodniej, zarejestrowanego przez konstelację radaru z syntetyczną aperturą (SAR) ICEYE na podstawie zdjęć uzyskanych w dniach 11, 12 i 13 maja 2023 r. Płaszczyzny konturowe to linie topograficzne warstwy w wysokość 50 metrów w odstępie. Każdy cykl koloru prążków interferencyjnych to przesunięcie fazowe o 360°, co odpowiada przesunięciu odległości w linii wzroku od powierzchni lodu o 1,65 cm. Interferogram nałożono na obraz z satelity Landsat 9 uzyskany w lutym 2023 r. W tym badaniu pokazujemy, że granica zginania pływów zmienia się w zależności od kilometrów podczas cyklu pływów, co sugeruje, że woda morska pod ciśnieniem jest w stanie przedostać się kilometry pod lód lądowy i ustabilizować się. Silna wymiana ciepła z podstawą lodowca. Po prawej stronie ekranu dyskretny wzór w kształcie tarczy wskazuje, że woda morska sączy się w odległości kolejnych 6 kilometrów za grzbietem ochronnym, co oznacza, że ​​w tym krytycznym sektorze Antarktydy nadal trwa cofanie się lodu z szybkością kilometra rocznie. Źródło: Eric Regnot/UC Irvine

Zaawansowane obserwacje satelitarne

„Do tej pory niemożliwe było zaobserwowanie niektórych z najbardziej dynamicznych procesów zachodzących w przyrodzie z wystarczającą szczegółowością i powtarzalnością, abyśmy mogli je zrozumieć i modelować” – powiedział dyrektor ds. analiz ICEYE, Michael Wollersheim, współautor projektu Obserwując te procesy z kosmosu i wykorzystujące radarowe obrazy satelitarne, co zapewnianie dokładnych pomiarów na poziomie centymetra z codzienną częstotliwością stanowi duży krok naprzód.

Renaud powiedział, że projekt pomógł jemu i jego współpracownikom lepiej zrozumieć zachowanie wody morskiej w dolnych zboczach lodowca Thwaites. Woda morska pochodząca z podstawy pokrywy lodowej, a także woda słodka pochodząca z przepływu i tarcia geotermalnego, gromadzi się i „musi gdzieś płynąć” – powiedział. Woda rozprowadzana jest naturalnymi kanałami lub gromadzi się w zagłębieniach, tworząc ciśnienie wystarczające do podniesienia pokrywy lodowej.

„Są miejsca, gdzie woda jest prawie równa ciśnieniu pokrywającego ją lodu, więc potrzebne jest większe ciśnienie, aby wypchnąć lód w górę” – powiedział Reno. „Następnie woda jest wyciskana na tyle, aby unieść kolumnę lodu o długości ponad pół mili”.

I nie chodzi tylko o wodę morską. Przez dziesięciolecia Renew i jego współpracownicy zbierali dowody na wpływ zmian klimatycznych na prądy oceaniczne, które wypychają cieplejszą wodę morską na brzegi Antarktydy i inne obszary lodu polarnego. Głębokie wody okołobiegunowe są słone i mają niższą temperaturę zamarzania. Podczas gdy słodka woda zamarza w temperaturze zera stopni CelsjuszSłona woda zamarza w temperaturze minus 2 stopni Celsjusza i ta niewielka różnica wystarczy, aby przyczynić się do „silnego stopienia” lodu bazowego, co stwierdzono w badaniach.

Wpływ na wzrost poziomu morza i przyszłe badania

Współautorka Christine Dow, profesor w Wydziale Środowiska Uniwersytetu Uniwersytetu Waterloo „Thwaites to najbardziej niestabilne miejsce na Antarktydzie, w którym poziom morza podniósł się o 60 centymetrów” – powiedział w Ontario w Kanadzie. Niepokojące jest to, że nie doceniamy prędkości, z jaką zmienia się lodowiec, co będzie katastrofalne dla społeczności przybrzeżnych na całym świecie.

Reno wyraził nadzieję i spodziewa się, że wyniki tego projektu pobudzą dalsze badania warunków panujących pod lodowcami Antarktyki, wystawy z udziałem autonomicznych robotów i więcej obserwacji satelitarnych.

„Społeczność naukowa z wielkim entuzjazmem podchodzi do wyjazdów do tych odległych regionów polarnych w celu gromadzenia danych i pogłębiania wiedzy na temat tego, co się dzieje, jednak nadal brakuje środków finansowych” – stwierdził. „Działamy w oparciu o ten sam budżet na rok 2024 w realnych dolarach, jaki obowiązywał w latach 90. Musimy powiększyć społeczność glacjologów i oceanografów fizycznych, aby raczej wcześniej niż później zająć się problemami związanymi z monitorowaniem, ale na razie wciąż wspinamy się na Mount Everest. w tenisówkach.”

Wnioski i implikacje dla modelowania

W najbliższej przyszłości Regnot, który jest także starszym pracownikiem naukowym ds. projektu w firmie NASAlaboratorium napędów odrzutowych (Laboratorium Napędów Odrzutowych), stwierdził, że badanie to przyniesie trwałe korzyści społeczności zajmującej się modelowaniem pokrywy lodowej.

„Jeśli umieścimy tego rodzaju interakcje między oceanami i lodem w modelach pokrywy lodowej, spodziewam się, że będziemy w stanie znacznie lepiej odtworzyć to, co wydarzyło się w ciągu ostatniego ćwierćwiecza, co doprowadzi do większego poziomu zaufania do naszą przyszłość” – stwierdzono w prognozie. „Jeśli dodamy do tego proces, który wyjaśniamy w artykule, a który nie jest uwzględniony w większości istniejących modeli, wówczas rekonstrukcje modeli powinny znacznie lepiej pasować do obserwacji”. „Jeśli uda nam się to osiągnąć, będzie to ogromne zwycięstwo”.

„W tej chwili nie mamy wystarczających informacji, aby tak czy inaczej określić, ile czasu pozostało, zanim wyciek wody z oceanu stanie się nieodwracalny” – dodał Dow. „Spróbujemy to zrobić, ulepszając modele i skupiając nasze badania na tych ważnych lodowcach określić przynajmniej te liczby”. Przez dziesięciolecia, a nie stulecia, prace te pomogą ludziom dostosować się do zmieniających się poziomów oceanów, koncentrując się jednocześnie na ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych, aby zapobiec najgorszemu scenariuszowi.

Odniesienie: „Wtargnięcia wody morskiej na dużą skalę pod lód lodowca Thwaites w Antarktydzie Zachodniej”, autor: Eric Renault, Enrico Ceracci, Bernd Schuchel, Valentin Tolbecken, Michael Wollersheim i Christine Dow, 20 maja 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
doi: 10.1073/pnas.2404766121

W ramach tego projektu do firm Rignot, Dow i Wollershiem dołączyli Enrico Ceracci, specjalista w dziedzinie nauki o systemach Ziemi na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine i stażysta podoktorski w NASA; Bernd Schuchel, badacz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine w dziedzinie nauk o systemach Ziemi; i Valentin Tolbikhin z ICEYE. Siedziba ICEYE znajduje się w Finlandii i działa w pięciu międzynarodowych lokalizacjach, w tym w Stanach Zjednoczonych. Badania otrzymały wsparcie finansowe od NASA i National Science Foundation.