Pine Island Glacier ijsplankspleet. Credit: NASA Image Collection / Alamy Stock Photo.
Tussen de oost- en westijskappen en het schiereiland heeft Antarctica voldoende ijs om de zeespiegel wereldwijd te verhogen ongeveer 60 meter.
De West-Antarctische ijskap (WAIS) is een relatief klein deel, met een hoeveelheid ijs die equivalent is aan 3.3m van zeespiegelstijging. Toch bevindt het meeste zich in een precaire positie en wordt het beschouwd als 'theoretisch onstabiel'.
Als gevolg hiervan wordt algemeen aangenomen hoe de WAIS zal veranderen als reactie op door de mens veroorzaakte opwarming grootste bron van onzekerheid voor langetermijnprojecties op zeeniveau.
Het meest dringende aspect van deze onzekerheid is te begrijpen of instabiliteitsdrempels van ijs zijn overschreden, of de retraite die we nu meten bestemd is om door te gaan en of ijs dat vandaag onveranderd lijkt, in de toekomst zo zal blijven.
Het laatste onderzoek zegt dat de drempel voor onomkeerbaar verlies van de WAIS waarschijnlijk ligt tussen 1.5 ° C en 2 ° C van wereldwijde gemiddelde opwarming boven pre-industriële niveaus. Met opwarming al bij rond 1.1C en Overeenkomst Paris gericht op het beperken van opwarming tot 1.5 ° C of "ruim onder 2 ° C", zijn de marges om deze drempel te vermijden inderdaad prima.
Mariene ijskap
Volgens de recente speciaal verslag over de oceaan en de cryosfeer (SROCC) door de Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), er zijn twee hoofdcontroles over hoeveel mondiale zeespiegel deze eeuw zal stijgen: toekomstige door de mens veroorzaakte broeikasgasemissies en hoe opwarming de Antarctische ijskap beïnvloedt. Het IPCC zegt:
"Na 2050 neemt de onzekerheid in door klimaatverandering veroorzaakte SLR [zeespiegelstijging] aanzienlijk toe als gevolg van onzekerheden in emissiescenario's en de bijbehorende klimaatveranderingen en de reactie van de Antarctische ijskap in een warmere wereld."
De bezorgdheid over de kwetsbaarheid van de WAIS ligt voornamelijk in iets genaamd:mariene ijskapinstabiliteit”(MISI) -“ marine ”omdat de basis van de ijskap onder zeeniveau ligt en“ instabiliteit ”vanwege het feit dat, zodra het begint, de terugtocht zichzelf in stand houdt.
IJskappen kunnen worden gezien als enorme zoetwaterreservoirs. Sneeuw hoopt zich op in het koude binnenland, verdicht zich langzaam tot gletsjerijs en begint dan te stromen als een zeer dikke vloeistof terug naar de oceaan.
Op sommige plaatsen bereikt het ijs de kust en drijft op het oceaanoppervlak en vormt een ijsplank. De grens tussen ijs dat op het landoppervlak rust (of de zeebodem in het geval van een ijskap op zee) wordt de 'aardingslijn' genoemd. De aardingslijn is waar water opgeslagen in de ijskap terugkeert naar de oceaan. En wanneer het zeewaarts beweegt, zeggen we dat de ijskap een positieve 'massabalans' heeft - dat wil zeggen, hij wint meer ijsmassa dan dat hij terugvalt naar de zee.
Maar wanneer de aardingslijn zich terugtrekt, is het saldo negatief. Een negatieve balans van de ijskap betekent een positieve bijdrage aan de oceaan en dus aan het wereldwijde zeeniveau.
onbestendigheid
Dit basisbeeld van de massabalans van de ijskap is alles wat u nodig hebt om te begrijpen waarom glaciologen bezorgd zijn over MISI.
Veranderingen aan het ijsplateau aan de drijvende zijde van de aardingslijn - zoals dunner worden - kunnen ertoe leiden dat ijs aan de geaarde zijde van de zeebodem komt. Terwijl dit ijs drijft, trekt de aardingslijn zich terug. Omdat het ijs sneller stroomt wanneer het drijft dan wanneer het wordt geaard, zal de snelheid van ijsstroming nabij de aardingslijn toenemen. Uitrekken veroorzaakt door de snellere stroom wordt een nieuwe verdunningsbron nabij de aardingslijn.
Dit wordt geïllustreerd in onderstaande figuur. Naarmate het nieuw drijvende ijs sneller stroomt en dunner wordt, kan het ervoor zorgen dat meer ijs loskomt en drijft, waardoor de aardingslijn achteruitgaat.
Bovendien hebben de gebieden van de ijskap met een risico op MISI een omgekeerde of "retrograde" gradiënt, wat betekent dat het dieper verder landinwaarts wordt. Naarmate de aardingslijn zich verder terugtrekt in dikkere delen van de ijskap, versnelt de stroom, waardoor het ijsverlies verder toeneemt. De omgekeerde gradiënt maakt dit proces zelfvoorzienend als een positieve feedbacklus - dit maakt MISI een instabiliteit.
Illustratie van Marine Ice Sheet Instability, of MISI. Het dunner worden van de steunende ijsplaat leidt tot een versnelling van de ijskapstroom en het dunner worden van de ijsmarge op zee. Omdat gesteente onder de ijskap naar het inwendige van de ijskap helt, veroorzaakt dunner worden van het ijs terugtrekking van de aardingslijn gevolgd door een toename van de zeewaartse ijsflux, verder dunner worden van de ijsmarge en verder terugtrekking van de aardingslijn. Credit: IPCC SROCC (2019) Afb CB8.1a
Het is nog niet duidelijk of de MISI-drempel ergens op Antarctica is overschreden. We weten dat aardingslijnen zich terugtrekken langs de kust van Amundsen Sea - het meest spectaculair aan de Thwaites-gletsjer. En de bestuurder voor de terugtocht lijkt relatief warm oceaanwater te zijn - ongeveer 2 ° C warmer dan het historische gemiddelde - dat naar de aardingslijn stroomt en sterker dan normaal smelt.
Als de instabiliteit niet is begonnen en als de opwarming van de oceaan stopt, moet de aardingslijn een nieuw evenwichtspunt vinden op een nieuwe locatie. Maar als het is begonnen, zal de terugtocht doorgaan, ongeacht wat er daarna gebeurt.
Snellere stroom
Zelfs als de drempel is overschreden - of zelfs als deze in de toekomst wordt overschreden - kan de terugtocht met verschillende snelheden doorgaan, afhankelijk van hoe hard we "duwden" toen het begon.
Hier is hoe dat werkt. De instabiliteit hangt af van een krachtenbalans binnen de ijskap. Een kracht als gevolg van de zwaartekracht zorgt ervoor dat het ijs stroomt met een snelheid die gedeeltelijk afhangt van de dikte en de oppervlaktehelling.
Een grotere smeltsnelheid aan de drijvende zijde en een snellere stroom over de aardingslijn zullen het ijsoppervlak sneller naar beneden trekken dan kleinere snelheden. De snellere neergang genereert een steilere oppervlaktehelling en dus snellere stroming en sneller terugtrekking.
A modellering studie van deze feedback, die vorig jaar werd gepubliceerd, bleek dat toen MISI begon met een grotere druk (een grotere smeltsnelheid), het sneller ging dan toen het begon met een kleinere druk, zelfs nadat het extra smelten was verwijderd.
Dit betekent dat zelfs als MISI wordt ingeroepen, het verminderen van de wereldwijde uitstoot en het vertragen van de opwarming meer tijd zal geven om zich voor te bereiden op de gevolgen.
IJskliffen
Er lijkt een tweede bron van instabiliteit te zijn voor ijsplaten op zee - een die in het spel komt als de ijsplaten volledig verloren zijn.
Enkele van de meest spectaculaire beelden van gletsjerverandering zijn ijsbergen afkalven - met andere woorden, het afbreken - van de zwaar geplooide fronten van gletsjers die de zee beëindigen.
Dit afkalven wordt veroorzaakt door het smelten van de onderkant van het ijsplateau, evenals door "hydro-fracturen”- waarbij smeltwater op het oppervlak van het ijsplateau in het ijs sijpelt en barsten veroorzaakt - of een combinatie van beide.
Hoe snel het afkalven gebeurt, hangt af van de hoogte van de ijsklifwand boven de waterlijn - hoe hoger de klif boven het water, hoe groter de afkalfsnelheid.
Zoals het geval is voor MISI, betekent de afnemende gradiënt van de zeebodem onder de WAIS dat naarmate de ijsklif zich terugtrekt in dikker ijs, deze een steeds hogere klif aan de oceaan zal blijven blootstellen en de afkalfsnelheid moet toenemen.
Dit proces, hieronder geïllustreerd, wordt "instabiliteit van mariene ijskliffen" (MICI) genoemd. De theorie suggereert dat waar de hoogte van een gletsjervlakte ongeveer 100 meter boven het oceaanoppervlak overschrijdt, de klif te groot zal zijn om zijn eigen gewicht te dragen. Het zal daarom onvermijdelijk ineenstorten, waardoor een even lange klifwand erachter wordt blootgelegd, die ook zal instorten. Enzovoorts.
De SROCC van het IPCC zegt dat "de Thwaites-gletsjer bijzonder belangrijk is omdat deze zich uitstrekt tot in het inwendige van de WAIS, waar de bodem op sommige plaatsen> 2000 meter onder zeeniveau ligt". (Hoewel de SROCC ook opmerkt dat, hoewel MISI een retrograde bedhelling vereist, MICI zelfs kan gebeuren op een vlak of zeewaarts hellend bed.)
Dit recent geïdentificeerde proces is niet zo goed bestudeerd als MISI, maar dit zal zeker veranderen in de komende jaren, omdat wetenschappers snel veranderende systemen zoals de Thwaites-gletsjer blijven observeren.
Illustratie van Marine Ice Cliff Instability. Als de klif lang genoeg is (ten minste ~ 800 m totale ijsdikte, of ongeveer 100 m ijs boven de waterlijn), overschrijden de spanningen aan de klif de sterkte van het ijs en faalt de klif structureel in herhaalde afkalven. Credit: IPCC SROCC (2019) Afb CB8.1b
A NATUUR studie in 2016 over MICI concludeerde dat Antarctica "het potentieel heeft om bij te dragen met meer dan een meter zeespiegelstijging met 2100 en meer dan 15 meter met 2500". Meer recent onderzoek concludeerde dat dit waarschijnlijk een overschatting zal zijn, maar merkte op dat het nog niet duidelijk is welke rol MICI deze eeuw zou kunnen spelen. Een andere studie heeft ook gesuggereerd dat snel verlies van ijs door MICI kan worden beperkt door een langzamer verlies van de ijsplaten die de gletsjers tegenhouden.
Drempel dicht
Eind vorig jaar, een groot team van modelbouwers verschillende studies van de ijskaprespons op de klimaatdoelstelling van Parijs beoordeeld om de wereldwijde gemiddelde opwarming "ruim onder" 2C te houden.
De modellen wijzen allemaal in dezelfde richting. Namelijk dat de drempel voor onomkeerbaar ijsverlies in zowel de Groenlandse ijskap als de WAIS ergens tussen de 1.5 ° C en 2 ° C wereldwijde opwarming ligt. En we zijn er al iets meer dan 1 ° C opwarming op dit moment.
Dit 1.5-2C-venster is van cruciaal belang voor de "overleving van Antarctische ijsplaten", legde het beoordelingsrapport uit, en dus hun "steunende" effect op de gletsjers die ze tegenhouden.
Glossarium: RCP2.6: De RCP's (Representative Concentration Pathways) zijn scenario's van toekomstige concentraties van broeikasgassen en andere forcings. RCP2.6 (ook wel "RCP3-PD" genoemd) is een scenario met "piek- en verval" waarbij stringente mitigatie wordt toegepast.
Een andere drempel kan liggen tussen 2C en 2.7C, voegden de auteurs toe. Het bereiken van dit niveau van wereldwijde temperatuurstijging zou de "activering van verschillende grotere systemen, zoals de Ross en Ronne-Filchner afwateringsbekkens, en het begin van veel grotere SLR-bijdragen kunnen activeren".
De Ross en Ronne-Filchner zijn de twee grootste ijsplaten op Antarctica. Deze kunnen aanzienlijk worden verminderd "binnen 100 - 300 jaar", andere studie zegt in scenario's waarbij de wereldwijde uitstoot de RCP2.6-scenario. Dit emissietraject wordt algemeen beschouwd als consistent met het beperken van opwarming tot 2 ° C.
Deze bevindingen impliceren dat het voorkomen van substantieel ijsverlies op Antarctica afhankelijk is van het beperken van mondiale emissies tot - of lager - RCP2.6. Zoals het artikel concludeert: "Het overschrijden van deze drempels impliceert toewijding aan grote ijskapveranderingen en spiegelreflexcamera's die duizenden jaren kunnen duren om volledig te worden gerealiseerd en onomkeerbaar zijn op langere tijdschalen."
Over de auteur
Prof Christina Hulbe, een geofysicus aan de National School of Surveying aan de Universiteit van Otago in Nieuw-Zeeland.
Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Carbon Briefing
Verwante Boeken
Klimaatverandering: wat iedereen moet weten
door Joseph Romm
De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon
Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie
door Jason Smerdon
Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen. Beschikbaar op Amazon
The Science of Climate Change: een hands-on cursus
door Blair Lee, Alina Bachmann
De wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon
Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.
