Ran, ett autonomt undervattensfordon, programmerades att dyka in i håligheten i Västantarktis Dotson ishylla och skanna isen ovanför den. Expeditionen genomfördes i områden med drivande is i området 2022. Kredit: Filip Stedt
De första omfattande kartorna över en glaciärs undersida, skapade med hjälp av ett autonomt undervattensfordon, ger insikter om potentiella framtida havsnivåförändringar.
Ett internationellt forskarlag använde ett autonomt undervattensfordon, Ran, för att skapa detaljerade kartor över undersidan av Dotson Ice Shelf i Antarktis. Deras resultat avslöjar nya mönster och funktioner som utmanar tidigare antaganden om glaciärsmältning. Denna studie betonar vikten av data under is för att förutsäga framtida havsnivåhöjning och visar betydande framsteg i förståelsen av ishyllornas komplexitet.
Ett internationellt forskarlag använde ett autonomt undervattensfordon för att kartlägga en glaciär i Antarktis, producerade de första detaljerade kartorna över undersidan av en ishylla och avslöjade indikatorer på potentiell havsnivåhöjning.
Fynden redovisas i tidskriften Vetenskapens framsteg.
– Vi har tidigare använt satellitdata och iskärnor för att observera hur ishyllor förändras över tiden, förklarar Anna Wåhlin, professor i oceanografi vid Göteborgs universitet och tidningens huvudförfattare. ”Genom att navigera ned undervattensbåten in i hålrummet kunde vi få högupplösta kartor över isens undersida. Det är lite som att se baksidan av månen för första gången.”
”Vår förmåga att projicera framtiden för den globala kustlinjen från stigande havsnivåer i en värmande värld beror kritiskt på data vi får från under antarktiska ishyllor”, tillägger David Holland, professor vid New York Universitys Courant Institute of Mathematical Sciences och en av tidningens författare.
Implementering och datainsamling
Forskarna programmerade Ran, ett autonomt undervattensfordon, att dyka in i håligheten i Dotson Ice Shelf, 350 meter tjock och belägen i Västantarktis, och skanna isen ovanför den med ett avancerat ekolodssystem. Dotson Ice Shelf anses ha en potentiellt stor inverkan på framtida havsnivåhöjning på grund av dess storlek och läge.
Under 27 dagar färdades ubåten mer än 1 000 kilometer (620 miles) fram och tillbaka under glaciären och nådde 17 kilometer (10,5 miles) in i håligheten för att fånga fenomenen som omger den.
Ett avancerat multibeam-ekolodssystem användes för att kartlägga isens bas på ett avstånd av cirka 50 meter. Kredit: Anna Wåhlin/Science Advances
Med hjälp av data som fångats av Ran kunde forskarna mäta strömmarna under glaciären för första gången och bevisa varför den västra delen av Dotson Ice Shelf smälter så snabbt. Rans kartor visade, inte överraskande, att glaciären smälter snabbare där starka undervattensströmmar eroderar dess bas och i synnerhet mycket hög smälta vid vertikala sprickor som sträcker sig genom glaciären.
Men fynden visade också nya mönster på glaciärbasen som väcker oroande frågor. Basen är inte slät, men det finns ett topp- och dalislandskap med platåer och formationer som liknar sanddyner. Forskarna föreslår att dessa kan ha bildats av strömmande vatten under påverkan av jordens rotation.
Konsekvenser av resultat
”Jordens rotation är avgörande för att förstå de flesta fenomen i klimatsystemet, särskilt orkaner och andra svåra väderfenomen”, säger Holland. ”Det verkar som om dessa exotiska underisdrag också är intimt kontrollerade och formade av jordens snurrande.”
”Kartorna som Ran producerade representerar ett enormt framsteg i vår förståelse av Antarktis ishyllor”, tillägger Karen Alley, en glaciolog från University of Manitoba och medförfattare till tidningen. ”Vi har fått antydningar om hur komplexa ishylla baser är, men Ran avslöjade en mer omfattande och komplett bild än någonsin tidigare. Bilderna från basen av Dotson Ice shelf hjälper oss att tolka och kalibrera det vi ser från satelliterna.”
Mycket av fältarbetet för Vetenskapens framsteg studien genomfördes 2022, när Holland ledde ett team för att installera en förtöjning under ishyllan. Denna innovativa ingenjörsinsats involverade att borra ett 1 000 fot djupt, en fot brett hål genom ishyllan med hjälp av en varmvattenborr. Förtöjningen installerades framgångsrikt innan isen frös igen, vilket gjorde det möjligt för forskare att samla in data kontinuerligt under de senaste två åren – och att producera en tidsserie av förändringarna i avsmältningen på botten av ishyllan.
”För första gången kombinerade vi data som samlats in från ett autonomt undervattensfordon, provtagning vid en tidpunkt men täcker ett stort område under en ishylla, med data från en förtöjning som vi installerade med en varmvattenborr genom ishyllan, ” konstaterar Holland. ”Dessa dubbla metoder gav data vid en punkt i rymden men sträckte sig över tiden kontinuerligt,”
Forskarna inser nu att det finns en mängd processer kvar att upptäcka i framtida forskningsuppdrag under glaciärerna.
– Kartläggningen har gett oss ny data som vi behöver titta närmare på, avslutar Wåhlin. – Det är uppenbart att många tidigare antaganden om avsmältningen av glaciärens undersidor kommer till korta. Nuvarande modeller kan inte förklara de komplexa mönster vi ser. Men med den här metoden har vi en bättre chans att hitta svaren.”
Forskningen stöddes delvis av anslag från National Science Foundation (164700, 511300, 511600, 529200, 919900).