Ein von Glaziologen der UC Irvine geleitetes Team rekonstruierte mithilfe von Satellitenradardaten den Einfluss warmen Meerwassers auf eine mehrere Kilometer lange Untergrundzone unter dem Thwaites-Gletscher in der Westantarktis. Die Forschung, veröffentlicht in einem Artikel PNASwird Klimamodellierern dabei helfen, genauere Vorhersagen über den Anstieg des Meeresspiegels als Folge des Abschmelzens von Gletschern zu treffen, die das Meer auf der ganzen Welt stoppen. Bildnachweis: NASA/James Yunkel
Satellitenradardaten zeigen erhebliche Meerwassereinbrüche unter der Antarktis Thwaites-GletscherLässt Schnee steigen und fallen.
Mithilfe hochauflösender Satellitenradardaten fand ein Team von Glaziologen unter der Leitung von Forschern der University of California Hinweise darauf, dass warmes Meerwasser unter hohem Druck mehrere Kilometer unter der Grundeisdecke des Thwaites-Gletschers in der Westantarktis versickert. Dieser Gletscher wird oft als „Weltuntergangsgletscher“ bezeichnet, da er eine wichtige Rolle beim globalen Anstieg des Meeresspiegels spielt und möglicherweise katastrophale Auswirkungen hat, die ein solcher Anstieg weltweit haben könnte. Der Spitzname spiegelt die enorme Größe des Gletschers und seine erhebliche Schmelzrate wider, die nach Ansicht von Wissenschaftlern erheblich zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen könnte, wenn er zusammenbricht oder vollständig schmilzt.
Das von der UC Irvine geleitete Team kam zu dem Schluss, dass die weit verbreitete Wechselwirkung zwischen Meerwasser und Gletschern – ein Prozess, der sich in der Antarktis und in Grönland widerspiegelt – zu „starkem Schmelzen“ führt und möglicherweise eine Neubewertung der Prognosen zum globalen Meeresspiegelanstieg erforderlich macht. Ihre Studie wurde am 20. Mai veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften,
Daten und Beobachtungen
Die Gletscherforscher stützten sich auf Daten, die von März bis Juni 2023 von der kommerziellen Satellitenmission ICEYE Finnlands gesammelt wurden. ICEYE-Satelliten verwenden das InSAR – Interferometer-Radar mit synthetischer Apertur, um kontinuierlich Veränderungen auf der Erdoberfläche zu überwachen und eine „Konstellation“ in der polaren Umlaufbahn um den Planeten zu bilden. Mehrere Überflüge eines Raumfahrzeugs über einen kleinen, definierten Bereich sorgen für reibungslose Datenergebnisse. Im Fall dieser Studie wurden der Anstieg, Abfall und die Krümmung des Thwaites-Gletschers gezeigt.
„Diese ICEYE-Daten liefern eine langfristige Reihe täglicher Beobachtungen, die eng mit den Gezeitenzyklen übereinstimmen“, sagte Hauptautor Eric Rignot, Professor für Erdsystemwissenschaften an der UC Irvine. „In der Vergangenheit standen uns einige sporadische Daten zur Verfügung, und aufgrund dieser wenigen Beobachtungen war es schwierig herauszufinden, was vor sich ging. Wenn wir kontinuierliche Zeitreihen betrachten und sie mit dem Gezeitenzyklus vergleichen, sehen wir, wie Meerwasser ein- und ausströmt.“ Bei Flut bleiben wir manchmal weit unter dem Gletscher stecken. Dank ICEYE beginnen wir, diese Gezeitendynamik zum ersten Mal zu sehen.
Screenshot einer 3D-Ansicht der Wellenbewegung des Thwaites-Gletschers in der Westantarktis, aufgezeichnet von der ICEYE Synthetic Aperture Radar (SAR)-Konstellation basierend auf Bildern, die am 11., 12. und 13. Mai 2023 aufgenommen wurden. Die Liegefläche beträgt 50 m². Intervall. Jeder interferometrische Streifenfarbzyklus ist eine 360-Grad-Phasenverschiebung, was einer 1,65-cm-Verschiebung in der Sichtlinie der Eisoberfläche entspricht. Das Interferogramm wird über ein im Februar 2023 aufgenommenes Landsat-9-Bild gelegt. In dieser Studie zeigen wir, dass das Ausmaß der Gezeitenkrümmung über Kilometer im Gezeitenzyklus variiert, was darauf hindeutet, dass unter Druck stehendes Meerwasser über Kilometer unter Landeisschichten eindringen und sich dort verfestigen kann. Wärmeübertragung mit Gletscherbasis. Auf der rechten Seite des Bildschirms zeigt ein einzelnes Volltreffermodell das Eindringen von Meerwasser, das sich weitere 6 km über einen schützenden Bergrücken hinaus erstreckt, was darauf hindeutet, dass der Gletscherrückgang in dieser kritischen Region der Antarktis immer noch mit einer Geschwindigkeit von einem Kilometer pro Jahr anhält. Bildnachweis: Eric Rignot / UC Irvine
Erweiterte Satellitenbeobachtungen
„Bisher konnten einige der dynamischsten Prozesse in der Natur nicht mit ausreichender Detailgenauigkeit oder Häufigkeit beobachtet werden“, sagte Michael Wollersheim, Direktor für Analytik bei ICEYE, Mitautor „Die Beobachtung dieser Prozesse aus dem Weltraum und die Verwendung von Radarsatellitenbildern.“ Die Bereitstellung von Präzisionsmessungen im Zentimeterbereich bei täglicher Frequenz stellt einen erheblichen Fortschritt dar.“
Rignot sagte, das Projekt habe ihm und seinen Kollegen geholfen, ein besseres Verständnis des Verhaltens des Meerwassers am Fuße des Thwaites-Gletschers zu entwickeln. Meerwasser an der Basis der Eisdecke muss zusammen mit Süßwasser, das durch geothermische Strömung und Reibung erzeugt wird, „irgendwo hinfließen“, sagte er. Das Wasser wird durch natürliche Rohre verteilt oder in Entlüftungsöffnungen gesammelt, wodurch genügend Druck entsteht, um das Eis anzuheben.
„Es gibt Stellen, an denen das Wasser unter starkem Eisdruck steht, daher ist etwas mehr Druck erforderlich, um das Eis nach oben zu drücken“, sagte Rignot. „Das Wasser wird so stark zusammengedrückt, dass eine Eissäule mehr als eine halbe Meile hochragen kann.“
Und es ist nicht nur Meerwasser. Seit Jahrzehnten sammeln Rignot und seine Kollegen Beweise für die Auswirkungen des Klimawandels auf Meeresströmungen, die wärmeres Meerwasser in Richtung der Küsten der Antarktis und anderer Polareisregionen drücken. Umfangstiefes Wasser ist salzig und gefriert weniger. Süßwasser gefriert bei null Grad CelsiusSalzwasser gefriert bei minus zwei Grad, und dieser kleine Unterschied reicht aus, um zum „extremen Schmelzen“ des in der Studie festgestellten Basaleises beizutragen.
Anstieg des Meeresspiegels und Auswirkungen auf die zukünftige Forschung
Co-Autorin Christine Dove, Professorin an der Fakultät für Umwelt Universität von Waterloo In Ontario, Kanada, „sind die Thwaites-Inseln der instabilste Ort in der Antarktis und entsprechen einem Anstieg des Meeresspiegels um 60 Zentimeter. Die Sorge besteht darin, dass wir die Geschwindigkeit unterschätzen, mit der sich der Gletscher verändert, was für die Küste verheerende Folgen haben könnte.“ Gemeinden auf der ganzen Welt.“
Rignot sagte, er hoffe und erwarte, dass die Ergebnisse des Projekts weitere Forschungen zu den Bedingungen unter den Eisschilden der Antarktis, Ausstellungen mit autonomen Robotern und mehrere Satellitenbeobachtungen anregen werden.
„Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist sehr enthusiastisch, in diese abgelegenen Polarregionen zu reisen, um Daten zu sammeln und unser Verständnis darüber zu verbessern, was dort vor sich geht, aber die Finanzierung stagniert“, sagte er. „Wir operieren im Jahr 2024 in echten Dollars mit dem gleichen Budget wie in den 1990er Jahren. Wir müssen eine Gemeinschaft von Glaziologen und physikalischen Ozeanographen aufbauen, um diese Beobachtungsprobleme schnell zu lösen, aber im Moment besteigen wir immer noch den Mount Everest in Tennisschuhen.“ .
Schlussfolgerung und Implikationen für die Modellierung
In jüngerer Zeit Rignot, leitender Projektwissenschaftler NASALabor für Strahlantriebe (JPL), sagte, die Studie werde der Eismodellierungsgemeinschaft dauerhafte Vorteile bringen.
„Wenn wir diese Art von Meer-Eis-Wechselwirkungen in Eismodelle integrieren, können wir meiner Meinung nach die Ereignisse des letzten Vierteljahrhunderts viel besser reproduzieren, was uns mehr Vertrauen in unsere Vorhersagen geben wird“, sagte er. „Wenn wir diesen Prozess hinzufügen können, den wir in der Arbeit beschrieben haben und der in den meisten aktuellen Modellen nicht enthalten ist, sollten die Modellrekonstruktionen viel besser mit den Beobachtungen übereinstimmen. Wenn uns das gelingt, wird es ein großer Erfolg.“
Dow fügte hinzu: „Wir haben nicht genügend Informationen, um auf die eine oder andere Weise sagen zu können, wie viel Zeit bis zum Eindringen von Meerwasser vergeht.“ Indem wir unsere Modelle verbessern und unsere Forschung auf diese wichtigen Gletscher konzentrieren, werden wir versuchen, diese Zahlen zumindest über Jahrzehnte und sogar Jahrhunderte hinweg zu korrelieren. Die Arbeit wird sich auf die Reduzierung der CO2-Emissionen konzentrieren, um Worst-Case-Szenarien zu verhindern und den Menschen bei der Anpassung an den sich ändernden Meeresspiegel zu helfen.
Referenz: Eric Rignot, Enrico Siraci, Bernd Schüchl, Valentin Dolbekin, Michael Wollersheim und Christine Dow, 20. Mai 2024, „Verbreitete Meerwassereinbrüche unter dem Grundeis des Thwaites-Gletschers, Westantarktis“ Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
DOI: 10.1073/pnas.2404766121
Rignot, Dow und Wollershiem wurden bei dem Projekt von Enrico Siraci unterstützt, einem Assistenzprofessor für Erdsystemwissenschaften an der UC Irvine und Postdoktorand der NASA; Bernd Scheuchl, ein Forscher der UC Irvine in den Erdsystemwissenschaften; und Valentyn Tolpekin von ICEYE. ICEYE hat seinen Hauptsitz in Finnland und ist an fünf internationalen Standorten tätig, darunter auch in den Vereinigten Staaten. Die Forschung wurde von der NASA und der National Science Foundation finanziert.