Naukowcy zmierzyli grubość i stop topnienia szelfu lodowego Ross. Dostarczane, CC BY-ND
Ocean otaczający Antarktydę odgrywa kluczową rolę w regulowaniu bilansu masy pokrywy lodowej kontynentu. Wiemy teraz, że przerzedzenie lodu, które ma wpływ na prawie jedna czwarta pokrywy lodowej zachodniej Antarktydy jest wyraźnie związane z oceanem.
Związek między Oceanem Południowym a lodem Antarktydy leży w szelfach lodowych - masywnych płytach lodowcowych o grubości setek metrów, które unoszą się na oceanie. Lodowe półki ocierają się o wybrzeża i wyspy i wspierają odpływ zmielonego lodu. Gdy ocean eroduje szelf lodowy od dołu, działanie przypórowe jest zmniejszone.
Podczas gdy niektóre szelfy lodowe szybko się przerzedzają, inne pozostają stabilne, a kluczem do zrozumienia tych różnic jest ukryty ocean pod lodowymi szelfami. Nasz niedawno opublikowane badania bada procesy oceaniczne, które napędzają topienie największej na świecie szelfu lodowego. Pokazuje, że często pomijanym procesem jest szybkie topienie kluczowej części półki.
Odciski palców oceanów na lodzie topnieją
Szybka utrata lodu z Antarktydy jest często związana z okołobiegunową głęboką wodą (CDW). Ta stosunkowo ciepła (+ 1C) i słona masa wody, która znajduje się na głębokościach poniżej 300 metrów wokół Antarktydy, może prowadzić do szybkiego topnienia. Na przykład na południowo-wschodnim Pacyfiku, wzdłuż wybrzeża Morza Amundsen na Zachodniej Antarktydzie, CDW przecina szelf kontynentalny głębokimi kanałami i wjeżdża w pustki szelfu lodowego, prowadząc szybkie topienie i przerzedzenie.
Co ciekawe, nie wszystkie półki z lodem topnieją szybko. Największe szelfowe lodowe, w tym rozległe lodowe szelfowe Ross i Filchner-Ronne, wydają się zbliżone do równowagi. Są w dużej mierze odizolowane od CDW przez otaczające je zimne wody.
Zdjęcie satelitarne pokazuje, że silne wiatry morskie odpychają lód morski od północno-zachodniej półki lodowej Ross, odsłaniając ciemną powierzchnię oceanu. Ogrzewanie słoneczne ogrzewa wodę na tyle, aby doprowadzić do stopienia. Rysunek zmodyfikowany z https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0. Dostarczane, CC BY-ND
Kontrastujące efekty CDW i zimnych wód szelfowych, w połączeniu z ich rozmieszczeniem, wyjaśniają dużą zmienność topnienia, które obserwujemy dzisiaj wokół Antarktydy. Ale pomimo ciągłych prób zbadania wgłębień szelfu lodowego, te ukryte morza pozostają wśród najmniej zbadanych części oceanów na Ziemi.
W tym kontekście nasze badania eksplorują nowy i trudny do zdobycia zestaw danych obserwacji oceanograficznych i szybkości topnienia z największej na świecie szelfu lodowego.
Pod Lodową Półką Rossa
W 2011 użyliśmy odwiertu o głębokości 260, który został stopiony przez północno-zachodni narożnik szelfu lodowego Ross, siedem kilometrów od otwartego oceanu, do rozmieszczenia instrumentów monitorujących warunki oceaniczne i szybkości topnienia pod lodem. Instrumenty pozostały na miejscu przez cztery lata.
Obserwacje wykazały, że warunki pod lodową szelfą nie są wcale spokojną wodą wsteczną, ale ciągle się zmieniają. Temperatura wody, zasolenie i prądy przebiegają zgodnie z silnym cyklem sezonowym, co sugeruje, że ciepłe wody powierzchniowe z północy frontu lodu są w lecie wciągane na południe do wnęki.
Średnie stopienia w miejscu cumowania wynoszą 1.8 metrów rocznie. Chociaż stawka ta jest znacznie niższa niż szelf lodowy, na który wpływa ciepły CDW, jest dziesięć razy wyższa niż średnia stawka dla szelfu lodowego Ross. Silna sezonowa zmienność szybkości topnienia sugeruje, że ten gorący punkt topnienia jest związany z napływem latem.
Letnia temperatura powierzchni morza wokół Antarktydy (a) i na Morzu Rossa (b), wykazująca silne sezonowe ocieplenie w polnyi Morza Rossa. Rysunek zmodyfikowany z https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0. Dostarczane, CC BY-ND
Aby ocenić skalę tego efektu, zastosowaliśmy precyzyjny radar do mapowania podstawowych szybkości topnienia w obszarze około 8,000 kilometrów kwadratowych wokół miejsca cumowania. Dokładne obserwacje w okolicach miejsc 80 pozwoliły nam zmierzyć ruch pionowy podstawy lodu i warstw wewnętrznych w szelfie lodowym w odstępie rocznym. Następnie możemy ustalić, ile przerzedzeń spowodowało stopienie podstawowe.
Topnienie było najszybsze w pobliżu frontu lodowego, gdzie obserwowaliśmy krótkoterminowe szybkości topnienia do 15 centymetrów dziennie - o kilka rzędów wielkości wyższe niż średnia szybkość szelfu lodowego. Szybkości topnienia zmniejszały się wraz z odległością od frontu lodu, ale szybkie topnienie rozciągało się daleko poza miejsce cumowania. Topnienie z regionu objętego badaniem stanowiło około 20% całości z całego szelfu lodowego.
Ocena konstrukcji dachu
Dlaczego ten region półki topi się o wiele szybciej niż gdzie indziej? Jak to często bywa w oceanie, wydaje się, że wiatry odgrywają kluczową rolę.
Zimą i wiosną silne katabatyczne wiatry wieją po zachodniej półce lodowej Ross i wypierają lód morski z wybrzeża. Prowadzi to do powstania obszaru wolnego od lodu morskiego, czyli poliani, gdzie ocean jest wystawiony na działanie atmosfery. Zimą ten obszar otwartego oceanu szybko się ochładza i rośnie lód morski. Ale wiosną i latem ciemna powierzchnia oceanu pochłania ciepło od słońca i ogrzewa się, tworząc ciepły basen z wystarczającą ilością ciepła do napędzania obserwowanego topnienia.
Chociaż obserwowane szybkości topnienia są znacznie niższe niż obserwowane na szelfach lodowych pod wpływem CDW, obserwacje sugerują, że dla szelfu lodowego Rossa ciepło powierzchniowe jest ważne.
Biorąc pod uwagę to ciepło jest ściśle związane z klimatem powierzchni, prawdopodobne jest, że przewidywane redukcje lodu morskiego w nadchodzącym stuleciu zwiększy podstawowe szybkości topnienia. Podczas gdy obserwowane szybkie topnienie jest obecnie równoważone przez napływ lodu, modele lodowców pokazują, że jest to region o krytycznym znaczeniu strukturalnym, w którym szelf lodowy jest przypięty do wyspy Ross. Każdy wzrost szybkości topnienia może zmniejszyć przypory z wyspy Ross, zwiększenie zrzutu lodu lądowegoi ostatecznie zwiększają poziom mórz.
Podczas gdy wciąż jest wiele do nauczenia się o tych procesach, a dalsze niespodzianki są pewne, jedno jest jasne. Ocean odgrywa kluczową rolę w dynamice pokrywy lodowej Antarktydy i aby zrozumieć stabilność pokrywy lodowej, musimy spojrzeć na ocean.
O autorze
Craig Stewart, fizyk morski, Narodowy Instytut Badań Wody i Atmosfery
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki
Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć
Joseph Romm
Podstawowy element tego, co będzie decydującym zagadnieniem naszych czasów, Zmiany klimatu: co każdy musi wiedzieć® to przejrzysty przegląd nauki, konfliktów i implikacji naszej ocieplającej się planety. Joseph Romm, główny doradca naukowy National Geographic Lata życia niebezpiecznie serial i jeden z „100 ludzi, którzy zmieniają Amerykę” Rolling Stone'a ” Zmiana klimatu oferuje przyjazne dla użytkownika, rygorystyczne naukowo odpowiedzi na najtrudniejsze (i powszechnie upolitycznione) pytania dotyczące tego, co klimatolog Lonnie Thompson uznał za „jasne i aktualne zagrożenie dla cywilizacji”. Dostępne na Amazon
Zmiany klimatu: Nauka o globalnym ociepleniu i nasza przyszłość energetyczna Drugie wydanie
autor: Jason Smerdon
To drugie wydanie Zmiana klimatu jest dostępnym i kompleksowym przewodnikiem po nauce stojącej za globalnym ociepleniem. Znakomicie zilustrowany tekst jest skierowany do studentów na różnych poziomach. Edmond A. Mathez i Jason E. Smerdon przedstawiają obszerne, pouczające wprowadzenie do nauki, które leży u podstaw naszego zrozumienia systemu klimatycznego i wpływu działalności człowieka na ocieplenie naszej planety. Mathez i Smerdon opisują role atmosfery i oceanu baw się w naszym klimacie, przedstaw koncepcję bilansu promieniowania i wyjaśnij zmiany klimatu, które miały miejsce w przeszłości. Opisują również działania człowieka mające wpływ na klimat, takie jak emisje i wylesianie gazów cieplarnianych i aerozoli, a także skutki zjawisk naturalnych. Dostępne na Amazon
Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny
autor: Blair Lee, Alina Bachmann
Nauka o zmianach klimatu: kurs praktyczny wykorzystuje tekst i osiemnaście praktycznych zajęć wyjaśnianie i nauczanie nauki o globalnym ociepleniu i zmianach klimatu, o tym, jak ludzie są odpowiedzialni oraz o tym, co można zrobić, aby spowolnić lub zatrzymać tempo globalnego ocieplenia i zmian klimatu. Ta książka jest kompletnym, kompleksowym przewodnikiem po niezbędnym temacie środowiskowym. Tematy omówione w tej książce obejmują: w jaki sposób cząsteczki przenoszą energię ze słońca do ogrzania atmosfery, gazy cieplarniane, efekt cieplarniany, globalne ocieplenie, rewolucję przemysłową, reakcję spalania, pętle sprzężenia zwrotnego, związek między pogodą a klimatem, zmianę klimatu, pochłaniacze dwutlenku węgla, wymieranie, ślad węglowy, recykling i energia alternatywna. Dostępne na Amazon
Od wydawcy:
Zakupy na Amazon iść na pokrycie kosztów przynoszą InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, i ClimateImpactNews.com bez kosztów i bez reklamodawców śledzących twoje nawyki przeglądania. Nawet jeśli klikniesz link, ale nie kupisz tych wybranych produktów, wszystko, co kupisz podczas tej samej wizyty w Amazon, płaci nam niewielką prowizję. Nie ponosisz żadnych dodatkowych kosztów, więc proszę przyczynić się do wysiłku. Możesz też skorzystaj z tego linku do korzystania z Amazon w dowolnym momencie, aby pomóc wesprzeć nasze wysiłki.
