Dette blogginnlegget undersøker i detalj hvordan høye havtemperaturer og havstrømmer i Vest-Antarktis-regionen konsentrerer varmt vann under små isbremmer, noe som akselererer smeltingen, og hva dette fenomenet betyr for endringer i isbremmene over hele Antarktis.
Det antarktiske kontinentet har en enorm mengde is, nok til å heve det globale havnivået med omtrent 57 meter hvis det skulle smelte helt. Blant denne isen refererer isbremmer til strukturer der den massive isdekken som dekker land, flere kilometer tykk, beveger seg mot kysten under påvirkning av tyngdekraften, med deler av den som strekker seg over land og flyter på havet. Omtrent 75 % av den antarktiske kystlinjen er dekket av slike isbremmer, som varierer i tykkelse fra 100 meter til 1,000 meter, avhengig av regionen. Den endrede massen av isbremmer over tid er nært knyttet til global oppvarming og behandles som et nøkkelelement i klimaforskning. Blant faktorene som forårsaker istap fra isbremmer, er mengden is som brytes av som isfjell relativt godt observert. Imidlertid har data om hvor mye is som smelter og forsvinner fra undersiden av isbremmen på grunn av påvirkning av varmt sjøvann lenge vært knappe. Dette er fordi undersiden av isbremmen er ekstremt vanskelig å få tilgang til. Nylig har endringer i vindmønstre rundt Antarktis tillatt varmere dypvann å trenge inn under isbremmene, noe som øker behovet for nøyaktige målinger av denne prosessen. Smelting ved bunnen av isbremmen påvirker direkte havnivåstigningen rundt Antarktis.
Den totale massen til en isbrem bestemmes av fire faktorer. For det første er tilførselen av is som strømmer fra landmassen for å danne isbremmen en nøkkelfaktor som øker massen. For det andre bidrar mengden snø som samler seg på isbremens overflate også til veksten. Motsatt reduserer mengden is som brytes av som isfjell og driver ut i havet isbremens masse. På samme måte fører mengden is som smelter vekk fra isbremens base på grunn av påvirkning av varmt sjøvann også til at isbremmen reduseres. Den totale endringen i isbremens masse beregnes basert på samspillet mellom disse fire faktorene. Først nylig, med akkumulering av satellittdata, har det blitt mulig å analysere disse elementene presist.
Tilførselen av is som strømmer fra land for å danne isbremmen beregnes ved å måle isens strømningshastighet og tykkelse ved grensen der isbremmen møter land. Isens strømningshastighet kan beregnes med centimeterpresisjon ved å sammenligne to radarbilder tatt av satellitter med jevne mellomrom. Istykkelsen beregnes ved å måle høyden på is som flyter på vannoverflaten ved hjelp av satellitthøydemålere, og deretter ta hensyn til oppdrift som følge av tetthetsforskjellen mellom is og sjøvann.
Mengden snø som samler seg på isbremmen beregnes ved å kombinere iskjerner fra boring med klimaprediksjonsmodeller, noe som oppnår relativt høy nøyaktighet. Mengden is som går tapt som isfjell kan måles basert på isfjells areal og tykkelse. I praksis er sporing imidlertid vanskelig fordi isfjell beveger seg raskt og smelter raskt i sjøvann, noe som gjør presis kvantifisering utfordrende. For å sikre langsiktig pålitelighet beregner forskere derfor indirekte massetap fra isfjellkalving ved å måle ishastighet og tykkelse ved en referanselinje flere kilometer innover i landet fra isbremmens kant. Endringer i det totale arealet og tykkelsen på isbremmen brukes til å bestemme den totale økningen eller reduksjonen i isbremmens masse, noe som også muliggjør estimering av mengden is som smelter og forsvinner fra isbremmens base.
Forskningsfunn indikerer at mengden is som ble tilført fra land til hele den antarktiske isbremmen i løpet av ett år var omtrent 2.049 billioner tonn, mens snøen som akkumulerte seg på isbremmens overflate utgjorde omtrent 444 milliarder tonn. Omvendt utgjorde istapet da isfjell skilte seg fra isbremmene omtrent 1.321 billioner tonn, mens istapet på grunn av smelting ved isbremmens base, påvirket av varmt sjøvann, var omtrent 1.454 billioner tonn. Til syvende og sist opplevde hele det antarktiske isbremmesystemet et årlig massetap på omtrent 282 milliarder tonn. Blant disse tapene sto smelting ved isbremmens base for et gjennomsnitt på 52 %, men viste betydelig regional variasjon, fra et minimum på 10 % til et maksimum på 90 %.
Analyser som delte antarktiske farvann inn i fire soner basert på lengdegrad, viste at i små isshelfer som Pine Island-isshelfen og Croz-isshelfen i den vestlige Antarktis-regionen sto smeltingen av isshelfbunnen for et gjennomsnitt på 74 %. I motsetning til dette lå andre regioner generelt rundt 40 %. Det er verdt å merke seg at Filchner-Ronne-isshelfen (som strekker seg over Nord- og Sørvest-Antarktis) og Ross-isshelfen (Sør-Antarktis), som til sammen produserer omtrent en tredjedel av alle isfjell i Antarktis, viste en svært lav andel smelting av isshelfbunnen, på bare 17 %.
De 10 største isbremmene, som dekker 91 % av Antarktis isbremareal, står for bare omtrent halvparten av det totale smeltevolumet fra bunnen av isbremmen i Antarktis. Den resterende halvparten forekommer på små isbremmer som bare dekker 9 % av det totale arealet. Dette fenomenet oppstår fordi små isbremmer er konsentrert i det relativt varmere vannet i Vest-Antarktishavet. Derfor overvurderte tilnærmingen som ble brukt i tidligere studier – ganske enkelt å ekstrapolere data sentrert på store isbremmer proporsjonalt etter areal – sannsynligvis det totale smeltevolumet fra bunnen av isbremmen i Antarktis betydelig.
Ved å undersøke smeltevolumet per arealenhet ved isbremmene i Antarktis var gjennomsnittet for Antarktis omtrent 0.81 meter årlig. De regionale variasjonene var imidlertid betydelige, fra 0.07 meter til maksimalt 15.96 meter. Små isbremmer i Vest-Antarktis viste svært høye smelterater, mens store isbremmer i andre regioner viste relativt lave smelterater. Disse forskjellene skyldes det komplekse samspillet mellom topografien under isbremmene og sjøvannets temperaturstruktur. Smeltingen er spesielt intens under isbremmer nær land, mens frysing av sjøvann faktisk øker med avstanden fra land. Disse funnene bekrefter at smeltingen av underisen i antarktiske isbremmer varierer betydelig avhengig av lokale forhold og havmiljøet, og at det har en avgjørende innvirkning på den globale havnivåstigningen og klimasystemet.
