Ny forskning visar hur smältvatten från Antarktis ishyllor, driven av klimatförändringar, påverkar närliggande ishyllor via havsströmmar. Detta sammankopplade system, studerat med innovativa metoder inklusive sensorutrustade tätningar, är avgörande för att förstå och förutsäga höjning av havsnivån. Kredit: Andy Thompson
Forskare har upptäckt att smältvattnet från Antarktis ishyllor, förvärrat av klimatförändringarna, bidrar till ett komplext nätverk av havsströmmar som påverkar issmältningen över hela kontinenten.
Forskare vid Caltech har använt data från autonoma undervattensfordon och sensorutrustade sälar för att spåra dessa smältvattenvägar i det dåligt studerade Bellingshausenhavet. Deras resultat avslöjar nya undervattensegenskaper och strömmar som hjälper till att förutsäga framtida havsnivåhöjning genom att förstå dessa sammankopplade processer.
Klimatförändringarnas inverkan på antarktiska ishyllor
På grund av uppvärmningen orsakad av klimatförändringar smälter de antarktiska ishyllorna i en accelererad hastighet. Det mesta av smältan kommer underifrån ishyllorna, ett resultat av att varmt vatten rinner under dem. Processen slutar dock inte där – när smältvattnet kommer in i havet, förs det runt Antarktis kust av havsströmmar, vilket ändrar smälthastigheten vid ishyllor längre nedströms. Kartläggning av dessa smältvattenvägar behövs för att bättre förstå och förutsäga smältning och resulterande havsnivåhöjning.
”Vi brukade tänka på ishyllor som isolerade system, men vi förstår nu att flera ishyllor är sammankopplade av strömmar längs den antarktiska kusten”, säger Caltechs Andy Thompson, John S. och Sherry Chen professor i miljövetenskap och teknik. ”Det som händer på en ishylla förändrar processerna på en annan. För att exakt förutsäga förändringar måste vi förstå dominoeffekten de har på varandra.”
Mätningar av temperatur och salthalt samlades in från R/V Nathaniel B. Palmer i Bellingshausenhavet, södra oceanen. Volymförlusten av ishyllor i denna region av Västantarktis har ökat snabbt under de senaste decennierna. Kredit: Andy Thompson
Upptäcker nya smältvattenvägar
I över ett decennium har forskare i Thompsons laboratorium studerat de antarktiska haven med en kombination av tekniker. En ny studie ledd av senior forskare Mar Flexas undersöker data som samlats in av ett autonomt undervattensfordon samt tätningar utrustade med sensorer på huvudet. Genom dessa data upptäckte teamet en ny ström som smältvatten följer genom en region känd som Bellingshausenhavet, på den sida av Antarktis som ligger närmast Sydamerika.
”Bellingshausenhavet är inte en välstuderad region, men det är den första platsen där varmt vatten från Atlanten och Stilla havet når ishyllorna”, säger Thompson, som också är chef för Ronald och Maxine Linde Center for Global Environmental Vetenskap och verkställande chef för miljövetenskap. ”När det smälter ishyllorna blir vattnet svalare och fräschare, vilket minskar dess förmåga att smälta.”
Utplacering av ett autonomt havsfordon, kallat glidflygplan, i Bellingshausenhavet, södra oceanen. Segelflygplanen mäter temperaturen, salthalten och koncentrationen av lösta gaser i havet. Dessa kan sedan användas för att övervaka hur havet transporterar värme mot Antarktis flytande ishyllor. Kredit: Andy Thompson
Säldatas roll i klimatforskning
Ett decennier långt samarbete mellan forskare från flera institutioner utrustar sälar med små sensorer som mäter oceaniska egenskaper när djuren reser och dyker genom haven på jakt efter föda. Programmet heter Marine Mammals Exploring the Oceans Pole to Pole (MEOP) och den data som samlas in är allmänt tillgänglig för forskare.
Genom att kombinera dessa data med data från Thompson-labbets undervattensflygplan, samlade Flexas och hennes team information om egenskaper som havstemperatur, salthalt, syrehalt och koncentrationen av partiklar i vattnet i Bellingshausen och Amundsen.
Avtäckning av undervattensströmmar och dalar
Teamet identifierade två distinkta smältvattenvägar som kommer från olika ishyllor. Den ena följer kusten och kan öka avsmältningen vid nedströms ishyllor genom att fånga varma vatten på djupet, medan den andra stigen går tillbaka till det öppna havet. Intressant nog avslöjade säldata ett tidigare okänt tråg, eller kanjon, i havsbotten, som teamet på lämpligt sätt kallade Seal Trough. Topografiska undervattensegenskaper som Seal Trough påverkar flödet av strömmar på samma sätt som kanjoner på torra land styr flodernas flöde.
Forskningens betydelse och framtida konsekvenser
Forskningen är ett viktigt steg mot att förstå hur smältning vid enskilda ishyllor påverkar den större antarktiska cirkulationen och ishyllans smältning runt hela kontinenten. Eftersom haven fortsätter att värmas upp på grund av klimatförändringarna, behövs en förbättrad förståelse för processer nära den antarktiska kusten för att förutsäga framtida globala höjningar av havsnivån.
Forskningen beskrivs i en artikel med titeln ”Pathways of Inter-Basin Exchange from the Bellingshausen Sea to the Amundsen Sea” och visas i tidskriften JGR Oceans.
Förutom Flexas och Thompson är Caltech-studenten Megan Robertson medförfattare. Ytterligare medförfattare är Kevin Speer från Florida State Universityoch Peter Sheehan och Karen Heywood från University of East Anglia.
Finansiering tillhandahölls av National Science Foundation, NASAprogrammet för intern forskning och teknikutveckling på JPL-Caltech och Europeiska forskningsrådet.