In deze blogpost onderzoeken we gedetailleerd hoe hoge zeetemperaturen en zeestromingen in de West-Antarctische regio warm water concentreren onder kleine ijsplaten, waardoor het smelten wordt versneld. Ook onderzoeken we welke gevolgen dit fenomeen heeft voor de veranderingen in de ijsplaten in heel Antarctica.
Het Antarctische continent herbergt een enorme hoeveelheid ijs, genoeg om de zeespiegel wereldwijd met ongeveer 57 meter te laten stijgen als het volledig zou smelten. Onder dit ijs verwijzen ijsplaten naar structuren waar de enorme ijskap die het land bedekt, enkele kilometers dik, onder invloed van de zwaartekracht naar de kust beweegt, waarbij een deel ervan zich over land uitstrekt en op zee drijft. Ongeveer 75% van de Antarctische kustlijn is bedekt met dergelijke ijsplaten, waarvan de dikte varieert van 100 meter tot 1,000 meter, afhankelijk van de regio. De veranderende massa van ijsplaten in de loop van de tijd is nauw verbonden met de opwarming van de aarde en wordt beschouwd als een sleutelelement in onderzoek naar klimaatverandering. Van de factoren die ijsverlies van ijsplaten veroorzaken, is de hoeveelheid ijs die afbreekt als ijsbergen relatief goed waargenomen. Gegevens over hoeveel ijs er smelt en verdwijnt van de onderkant van de ijsplaat door de invloed van warm zeewater zijn echter lange tijd schaars geweest. Dit komt doordat de onderkant van de ijsplaat extreem moeilijk toegankelijk is. Recentelijk hebben veranderingen in de windpatronen rond Antarctica ervoor gezorgd dat warmer diep water onder de ijsplaten kan doordringen, waardoor de behoefte aan nauwkeurige metingen van dit proces toeneemt. Het smelten aan de onderkant van de ijsplaat heeft een directe invloed op de zeespiegelstijging rond Antarctica.
De totale massa van een ijsplaat wordt bepaald door vier factoren. Ten eerste is de aanvoer van ijs van de landmassa die de ijsplaat vormt een belangrijke factor die de massa ervan vergroot. Ten tweede draagt de hoeveelheid sneeuw die zich ophoopt op het oppervlak van de ijsplaat ook bij aan de groei ervan. Omgekeerd vermindert de hoeveelheid ijs die afbreekt als ijsbergen en in de oceaan drijft de massa van de ijsplaat. Evenzo zorgt de hoeveelheid ijs die van de basis van de ijsplaat smelt onder invloed van warm zeewater er ook voor dat de ijsplaat afneemt. De totale verandering in de massa van de ijsplaat wordt berekend op basis van de interactie tussen deze vier factoren. Pas recentelijk, met de accumulatie van satellietgegevens, is het mogelijk geworden om deze elementen nauwkeurig te analyseren.
De aanvoer van ijs dat van land naar land stroomt om de ijsplaat te vormen, wordt berekend door de stroomsnelheid en de dikte van het ijs te meten op de grens tussen de ijsplaat en het land. De stroomsnelheid van het ijs kan tot op de centimeter nauwkeurig worden berekend door twee radarbeelden te vergelijken die met regelmatige tussenpozen door satellieten zijn vastgelegd. De ijsdikte wordt berekend door de hoogte van het ijs dat op het wateroppervlak drijft te meten met behulp van satelliethoogtemeters, en vervolgens rekening te houden met de opwaartse kracht die ontstaat door het verschil in dichtheid tussen ijs en zeewater.
De hoeveelheid sneeuw die zich op de ijsplaat verzamelt, wordt berekend door ijskernen verkregen door boringen te combineren met klimaatvoorspellingsmodellen, wat een relatief hoge nauwkeurigheid oplevert. De hoeveelheid ijs die verloren gaat als ijsbergen kan worden gemeten op basis van de oppervlakte en dikte van de ijsberg. In de praktijk is het echter lastig om de resultaten te volgen, omdat ijsbergen snel bewegen en snel smelten in zeewater, waardoor nauwkeurige kwantificering een uitdaging is. Om de betrouwbaarheid op lange termijn te garanderen, berekenen onderzoekers daarom indirect het massaverlies door het afkalven van ijsbergen door de ijssnelheid en -dikte te meten op een referentielijn enkele kilometers landinwaarts vanaf de rand van de ijsplaat. Veranderingen in de totale oppervlakte en dikte van de ijsplaat worden gebruikt om de totale toename of afname van de ijsmassa te bepalen, wat ook de schatting mogelijk maakt van de hoeveelheid ijs die smelt en verdwijnt van de basis van de ijsplaat.
Onderzoeksresultaten geven aan dat de hoeveelheid ijs die van land naar de gehele Antarctische ijsplaat werd aangevoerd gedurende één jaar ongeveer 2.049 biljoen ton bedroeg, terwijl de sneeuw die zich op het oppervlak van de ijsplaat ophoopte ongeveer 444 miljard ton bedroeg. Omgekeerd bedroeg het ijsverlies door loslating van ijsbergen van de ijsplaten ongeveer 1.321 biljoen ton, terwijl het ijsverlies door smelten aan de basis van de ijsplaat, onder invloed van warm zeewater, ongeveer 1.454 biljoen ton bedroeg. Uiteindelijk onderging het gehele Antarctische ijsplaatsysteem een jaarlijks massaverlies van ongeveer 282 miljard ton. Van dit verlies was 52% afkomstig van het smelten van de basis van de ijsplaat, maar er waren aanzienlijke regionale verschillen, variërend van minimaal 10% tot maximaal 90%.
Analyse van de Antarctische wateren in vier zones op basis van lengtegraad toonde aan dat op kleine ijsplaten zoals de Pine Island-ijsplaat en de Croz-ijsplaat in de West-Antarctische regio het afsmelten van de basis van de ijsplaat gemiddeld 74% bedroeg. Daarentegen schommelde het smeltpercentage in andere regio's over het algemeen rond de 40%. Met name de Filchner-Ronne-ijsplaat (die zich uitstrekt over Noord- en Zuidwest-Antarctica) en de Ross-ijsplaat (Zuid-Antarctica), die samen ongeveer een derde van alle Antarctische ijsbergen produceren, vertoonden een zeer laag smeltpercentage van de bodem van de ijsplaat, namelijk slechts 17%.
De 10 grootste ijsplaten, die 91% van het Antarctische ijsoppervlak beslaan, vertegenwoordigen slechts ongeveer de helft van het totale smeltvolume van de Antarctische ijsplaat. De resterende helft vindt plaats op kleine ijsplaten die slechts 9% van het totale oppervlak beslaan. Dit fenomeen ontstaat doordat kleine ijsplaten geconcentreerd zijn in de relatief warmere wateren van de West-Antarctische Zee. Daarom heeft de aanpak die in eerdere studies werd gebruikt – simpelweg het extrapoleren van gegevens over grote ijsplaten naar evenredigheid per oppervlakte – het totale smeltvolume van de Antarctische ijsplaat waarschijnlijk aanzienlijk overschat.
Bij onderzoek naar het smeltvolume van de ijsplaatbodem per oppervlakte-eenheid bedroeg het Antarctische gemiddelde jaarlijks ongeveer 0.81 meter. De regionale variaties waren echter aanzienlijk, variërend van 0.07 meter tot maximaal 15.96 meter. Kleine ijsplaten in West-Antarctica vertoonden zeer hoge smeltsnelheden, terwijl grote ijsplaten in andere regio's relatief lage snelheden vertoonden. Deze verschillen zijn het gevolg van de complexe interactie tussen de topografie onder de ijsplaten en de temperatuurstructuur van het zeewater. Het smelten is bijzonder intens onder ijsplaten dicht bij land, terwijl het bevriezen van zeewater juist toeneemt met de afstand tot land. Deze bevindingen bevestigen dat het smelten onder het ijs van Antarctische ijsplaten aanzienlijk varieert, afhankelijk van de lokale omstandigheden en het mariene milieu, en dat het een cruciale impact heeft op de wereldwijde zeespiegelstijging en het klimaatsysteem.
