Pine Island Glacier ishylleift. Kreditt: NASA Image Collection / Alamy Stock Photo.
Mellom sine øst- og vestlandsark og halvøya har Antarktis nok is til å heve den globale havnivået ved rundt 60 meter.
Den vestantarktiske isisen (WAIS) er en relativt liten del, som inneholder en mengde is som tilsvarer 3.3m av havnivåstigning. Likevel sitter det meste i en prekær posisjon og regnes som "teoretisk ustabil".
Som et resultat antas generelt hvordan WAIS vil endre seg som svar på menneskelig forårsaket oppvarming største usikkerhetskilde for langsiktige prognoser på havnivået.
Det mest presserende aspektet ved denne usikkerheten er å forstå om ustabilitetsterskler for is har blitt krysset, om tilbaketrekningen vi nå måler er bestemt til å fortsette, og om is som ser ut som uendret i dag vil forbli slik i fremtiden.
Den siste forskningen sier at terskelen for irreversibelt tap av WAIS sannsynligvis ligger mellom 1.5C og 2C for global gjennomsnittlig oppvarming over preindustrielle nivåer. Med oppvarming allerede kl rundt 1.1C og Paris-avtalen med sikte på å begrense oppvarmingen til 1.5C eller "godt under 2C", er marginene for å unngå denne terskelen riktignok fine.
Marineisen
I følge det siste spesiell rapport om havet og kryosfæren (SROCC) av Mellomstatslig panel for klimaendringer (IPCC), er det to hovedkontroller for hvor mye den globale havnivået vil stige i dette århundret: fremtidige utslipp av klimagasser fra mennesker og hvordan oppvarming påvirker ishavet i Antarktis. IPCC sier:
"Utover i 2050 øker usikkerheten i klimaendringer indusert speilrefleksnivå [havnivåstigning] vesentlig på grunn av usikkerhet i utslippsscenariene og de tilhørende klimaendringene, og den antarktiske isarkens respons i en varmere verden."
Bekymringen rundt sårbarheten til WAIS ligger hovedsakelig i noe som heter "ustabilitet av marine isark”(MISI) -“ marine ”fordi isplaten er under havoverflaten og“ ustabilitet ”for at retrett, når den først starter, er selvopprettholdende.
Isark kan sees på som enorme ferskvannsreservoarer. Snø samler seg i det kalde interiøret, komprimerer sakte for å bli breis og begynner deretter å renne som en veldig tykk væske tilbake mot havet.
Noen steder når isen kysten og flyter på havoverflaten og danner en ishylle. Grensen mellom is som hviler på landoverflaten (eller havbunnen når det gjelder en marin isplate) kalles ”grunnstøtelinjen”. Jordingslinjen er der vann som er lagret i isisen kommer tilbake til havet. Og når den beveger seg nedover, sier vi at isen har en positiv "massebalanse" - det vil si at den får mer ismasse enn den mister tilbake til havet.
Men når jordingslinjen trekker seg tilbake, er balansen negativ. En negativ isbalanse betyr et positivt bidrag til havet og dermed til den globale havnivået.
ustabilitet
Dette grunnleggende bildet av isbalansens massebalanse er alt du trenger å forstå hvorfor glaciologer er opptatt av MISI.
Endringer på ishylla på den flytende siden av jordingslinjen - for eksempel tynning - kan føre til at is på den jordede siden løfter av fra havbunnen. Når denne isen flyter, vil jordingslinjen trekke seg tilbake. Fordi isen flyter raskere når den flyter enn den gjør når den er jordet, øker isstrømmen nær jordingslinjen. Strekking forårsaket av raskere flyt blir en ny kilde til tynning i nærheten av jordingslinjen.
Dette er illustrert i figuren under. Etter hvert som den nylig flytende isen renner og tynnes raskere, kan det føre til at mer is løftes av og flyter og fører grunnstøttelinjen tilbake.
I tillegg har områdene på isisen som risikerer MISI en omvendt, eller "retrograd" gradient, noe som betyr at den blir dypere lenger inn i landet. Når jordingslinjen trekker seg lenger inn i tykkere deler av isplaten, øker strømningen, noe som øker istapet ytterligere. Den omvendte gradienten gjør denne prosessen selvopprettholdende som en positiv tilbakemeldingssløyfe - det er dette som gjør MISI til en ustabilitet.
Illustrasjon av Marine Ice Sheet Instability, eller MISI. Tynning av den forsterkende ishylla fører til akselerasjon av isarkstrømmen og tynning av den marinterminerte ismargen. Fordi grunnfjellet under isplaten skråner mot isarkens indre, forårsaker tynning av isen tilbaketrekning av grunnlinjen etterfulgt av en økning av den nedoverlagte isfluxen, ytterligere tynning av ismargen og ytterligere tilbaketrekking av jordingslinjen. Kreditt: IPCC SROCC (2019) Fig. CB8.1a
Det er foreløpig ikke klart om MISI-terskelen har blitt krysset hvor som helst i Antarktis. Vi vet at grunnlinjer trekker seg langs Amundsenhavskysten - mest spektakulært på Thwaites breen. Og driveren for retrett ser ut til å være relativt varmt havvann - omtrent 2C varmere enn det historiske gjennomsnittet - som strømmer mot jordingslinjen og forårsaker sterkere smelting enn vanlig.
Hvis ustabiliteten ikke har startet, og hvis havoppvarmingen stopper, bør jordingslinjen finne et nytt balanseringspunkt på et nytt sted. Men hvis det har startet, vil retrett fortsette uansett hva som skjer videre.
Raskere flyt
Selv om terskelen er blitt krysset - eller til og med hvis den blir krysset i fremtiden - kan retrett fortsette med forskjellige takter avhengig av hvor hardt vi “presset” da det startet.
Slik fungerer det. Ustabiliteten avhenger av en balanse av krefter i isen. En kraft på grunn av tyngdekraft får isen til å strømme med en hastighet som delvis avhenger av dens tykkelse og dens overflatehelling.
En større smeltehastighet på den flytende siden og raskere strømning over jordingslinjen vil trekke isens overflate raskere enn mindre hastigheter vil gjøre. Den raskere nedtrekkingen genererer en brattere overflatehelling og dermed raskere flyt og raskere tilbaketrekning.
A modelleringsstudie av denne tilbakemeldingen, publisert i fjor, fant ut at da MISI startet med et større trykk (større smeltehastighet), fortsatte det raskere enn da det startet med et mindre trykk, selv etter at den ekstra smeltingen var fjernet.
Dette betyr at selv om MISI blir påberopt, vil kutte globale utslipp og bremse oppvarmingen gi mer tid til å gjøre seg klar for konsekvensene av den.
Isklipper
Det ser ut til å være en andre kilde til ustabilitet for marine isark - en som kommer inn i bildet hvis ishyllene går tapt.
Noen av de mest spektakulære bildene av breforandring er av isfjell kalving - med andre ord, å bryte av - fra de sterkt brette frontene til havterminerende isbreer.
Kalving er forårsaket av smelting av undersiden av ishylla, så vel som "hydro-frakturering”- der smeltevann som dannes på overflaten av ishylla siver inn i isen og forårsaker sprekker - eller en kombinasjon av de to.
Hvor raskt kalving skjer, avhenger av høyden på isklippeoverflaten over vannlinjen - jo høyere klippen står over vannet, desto større er kalvingshastigheten.
Som tilfellet er for MISI, betyr den synkende gradienten av havbunnen under WAIS at når isklippen trekker seg tilbake til tykkere is, vil den fortsette å eksponere en stadig høyere klippe for havet og kalvingstallet må øke.
Denne prosessen, illustrert nedenfor, kalles "Marine Ice Cliff instability" (MICI). Teorien antyder at der høyden på en brefronten overstiger rundt 100 m over havoverflaten, vil klippen være for høy til å støtte sin egen vekt. Det vil derfor uunngåelig kollapse, og utsette et lignende høyt klippe ansikt bak seg, som også vil kollapse. Og så videre.
IPCCs SROCC sier at "Thwaites-breen er spesielt viktig fordi den strekker seg inn i det indre av WAIS, hvor sengen steder> 2000m under havnivå". (Selv om SROCC også bemerker at mens MISI krever en tilbakegående bakkehelling, kan MICI til og med skje på en flat eller mot havet tilbøyelig seng.)
Denne nylig identifiserte prosessen er ikke så godt studert som MISI, men dette vil helt sikkert endre seg i årene fremover, ettersom forskere fortsetter å observere systemer som forandrer seg raskt som Thwaites Glacier.
Illustrasjon av Marine Ice Cliff Instability. Hvis stupet er høyt nok (minst ~ 800 m av total istykkelse, eller omtrent 100 meter is over vannlinjen), overskrider spenningene ved klippeflaten isens styrke, og stupet mislykkes strukturelt i gjentatte kalvingshendelser. Kreditt: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1b
A Natur studie i 2016 på MICI konkluderte med at Antarktis “har potensial til å bidra med mer enn en meter havnivåstigning med 2100 og mer enn 15 meter med 2500”. Nyere forskning konkluderte med at dette sannsynligvis vil være et overvurdering, men bemerket at det ennå ikke er klar hvilken rolle MICI kunne spille i dette århundret. En annen studie har også antydet at raskt tap av is gjennom MICI kan bli redusert av et tregere tap av ishyllene som holder isbreene tilbake.
Terskelen nær
Sent i fjor, a stort team av modellerere vurderte forskjellige studier av isarkens respons på Paris klimamål for å holde den globale gjennomsnittlige oppvarmingen "godt under" 2C.
Modellene peker alle i samme retning. Nemlig at terskelen for irreversibelt istap i både den grønlandske isisen og WAIS er et sted mellom 1.5C og 2C global gjennomsnittlig oppvarming. Og vi er allerede kl litt mer enn 1C oppvarming akkurat nå.
Dette 1.5-2C vinduet er nøkkelen for "overlevelse av ishyllene i Antarktis", forklarte rapportoppgaven, og dermed deres "buttressing" -effekt på breene de holder tilbake.
Ordliste: RCP2.6: RCPs (Representative Concentration Pathways) er scenarier for fremtidige konsentrasjoner av klimagasser og andre krefter. RCP2.6 (også noen ganger referert til som “RCP3-PD”) er et “peak and fall” -scenario der streng begrensning.
En annen terskel kan ligge mellom 2C og 2.7C, la forfatterne til. Å nå dette nivået av global temperaturøkning kan utløse "aktivering av flere større systemer, for eksempel Ross og Ronne-Filchner dreneringsbassenger, og utbrudd av mye større speilrefleksbidrag".
Ross og Ronne-Filchner er de to største ishyllene i Antarktis. Disse kan reduseres betydelig "i løpet av 100–300 år", en annen studie sier, i scenarier der globale utslipp overstiger RCP2.6-scenario. Denne utslippsveien anses generelt for å være i samsvar med å begrense oppvarmingen til 2C.
Disse funnene antyder at å forhindre betydelig istap i Antarktis er avhengig av å begrense de globale utslippene til - eller under - RCP2.6. Som papiret konkluderer: "Å krysse disse terskelverdiene innebærer forpliktelse til store isarkforandringer og speilreflekskameraer som kan ta tusenvis av år å bli fullstendig realisert og være irreversible på lengre tidsrom."
Om forfatteren
Prof Christina Hulbe, geofysiker i National School of Surveying ved University of Otago på New Zealand.
Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på Carbon Brief
Relaterte bøker
Klimaendring: Hva alle trenger å vite
av Joseph Romm
Den grunnleggende grunnen til hva som vil være det definerende spørsmålet om vår tid, Klimaendring: Hva alle trenger å vite® er en tydelig oversikt over vitenskapen, konfliktene og konsekvensene av vår oppvarmingsplanet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's Livsår Farlig serier og en av Rolling Stones "100-folk som forandrer Amerika" Klima forandringer tilbyr brukervennlige, vitenskapelig strenge svar på de vanskeligste (og ofte politiserte) spørsmålene om hvilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar og nåværende fare for sivilisasjonen.". Tilgjengelig på Amazon
Klimaendring: Vitenskapen om global oppvarming og vår energi Fremtidens andre utgave Utgave
av Jason Smerdon
Denne andre utgaven av Klima forandringer er en tilgjengelig og omfattende guide til vitenskapen bak global oppvarming. Utmerket illustrert, er teksten rettet mot studenter på en rekke nivåer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon gir en bred og informativ introduksjon til vitenskapen som ligger til grund for vår forståelse av klimasystemet og virkningen av menneskelig aktivitet på oppvarmingen av vår planet.Mathez og Smerdon beskriver rollene som atmosfæren og havet spille i vårt klima, introdusere begrepet strålingsbalanse, og forklare klimaendringer som skjedde tidligere. De beskriver også menneskelige aktiviteter som påvirker klimaet, som drivhusgass og aerosolutslipp og avskoging, samt effektene av naturfenomener. Tilgjengelig på Amazon
Vitenskapen om klimaendring: En hands-on kurs
av Blair Lee, Alina Bachmann
Vitenskapen om klimaendring: En hands-on-kurs bruker tekst og atten hands-on aktiviteter å forklare og lære vitenskapen om global oppvarming og klimaendringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hva som kan gjøres for å bremse eller stoppe graden av global oppvarming og klimaendringer. Denne boken er en komplett, omfattende guide til et viktig miljøemne. Emner som er omtalt i denne boken inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til å varme atmosfæren, drivhusgassene, drivhuseffekten, global oppvarming, den industrielle revolusjonen, forbrenningsreaksjonen, tilbakemeldingsløpene, forholdet mellom vær og klima, klimaendringer, karbon vasker, utryddelse, karbonavtrykk, resirkulering og alternativ energi. Tilgjengelig på Amazon
Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.
