Hvor hurtigt vil Antarktis hæve sig, når isen smelter?

Jorden kan endelig hæve sig efter flere hundrede tusinde år tynget af is.

Det er selvfølgelig en provokerende påstand, men fra Jordens synsvinkel er det ikke desto mindre sandt.

Gletsjerne ved Amundsen Sea Embayment i Vestantarktis – Pine Island, Thwaites, Haynes, Smith og Kohler – spillede alle hovedroller i de nylige alarmerende overskrifter om afsmeltningens øgede hastighed, iskappens mulige kollaps og havniveaustigningerne.

\ Læs mere

To scenarier for Antarktis’ is: »Slemt« og »rigtig slemt«

Og det stemmer: Amundsen Sea Embayment er et af de vigtigste områder med hensyn til afsmeltning.

Gletsjerne indeholder nok is til at dække et område på størrelse med Danmark (43.000 km²) med mere end 11 kilometer is, hvilket vil få det globale havniveau til at stige med 1,2 meter, hvis det hele smeltede på én gang.

Den kæmpe ismængde har presset og tynget Jordens overflade siden begyndelsen af den sidste istid for 115.000 år siden.

Hvad kan vi forvente, i takt med at isen smelter, og presset på klippegrunden letter?

Vores nye studie publiceret i Science leverer nogle af svarene.

Dele af det vestlige Antarktis stiger

Da den sidste istid var på sit højeste, dækkede isen et meget større område, end den gør i dag.

For cirka 10.000 år siden trak ismasserne sig tilbage for derpå at lægge sig til rette ved deres nuværende udbredelse. I lang tid var områdets gletsjere rimelig stabile lige indtil for cirka 200 år siden, hvor de begyndte at smelte og trække sig tilbage.

Det skete først langsomt, men siden 2005 er afsmeltningen sket med markant større hastighed.

Vores studie viser, at Jordens overflade under Vestantarktis is bliver gradvist lettet af isens store vægt og løfter sig igen med stigende hastighed – op til 41 millimeter i løbet af 2014, hvilket er mellem fire og fem gange hurtige end forventet.

GPS måler landhævningen

For at se hvordan grundfjeldet under iskappen reagerer på den nylige afsmeltning af isen, granskede vi data indsamlet af GPS-instrumenter med høj præcision placeret på fjerntliggende klippefremspring i det vestlige Antarktis.

GPS-sensorerne fungerer på nogenlunde samme måde som GPS’en i en bil eller telefon, men de er meget mere nøjagtige og kan måle millimetersmå bevægelser.

Desuden kan GPS-sensorerne måle lodrette bevægelser (som stigende grundfjeld) såvel som vandrette bevægelser.

På denne måde kan vi faktisk måle landhævningen, i takt med at isen smelter.

Indsats blev belønnet med uvurderlig datasamling

En forskningsgruppe, ledet af professor Terry Wilson fra Ohio State University i USA, installerede sensorerne (både GPS og de seismiske stationer) for mere end ti år siden.

Efter en heltemodig indsats med at installere og vedligeholde sensor-netværket i ét af de mindst tilgængelige steder på kloden, blev holdet belønnet med en uvurderlig datasamling, der fortæller en utrolig historie om Jorden.

Vi opdagede en helt anderledes struktur i Jordens kappe under iskappen, end vi havde forventet at finde.

Disse nyfundne egenskaber af Jordens indre tilskynder grundfjeldet under isen til at løfte sig hurtigere end forventet.

Video: Vestantarktis hæver sig. (Video: ESA/Planetary Visions)

Hvorfor hæver grundfjeldet sig, når isen smelter?

For at forklare, hvorfor grundfjeldet hæver sig, når isen smelter, skal man forstå selve processen bag landhævningen; den såkaldte 'Glacial Isostatic Adjustment'.

En brugbar analogi er at forestille sig, at strukturen i Jordens indre under Antarktis er en madras i to lag; et fjedrende, spændstigt lag øverst og en tyk madras af memory-skum nederst (kappen).

I takt med at isen bliver tyndere, springer den umiddelbart underliggende jord hurtigt op igen som reaktion på den mindskede tyngde.

Det svarer til det øverste fjedrende, spændstige lag på madrassen, der hurtigt glatter sig ud, når man står op om morgenen. Denne øjeblikkelige respons kaldes 'elastic rebound'.

Derefter sker der en forsinket stigning, i takt med at den underliggende jordkappe reagerer. Det svarer til madrassens tykkere, nederste lag af memory-skum. Ligesom memory-skummet 'husker' jordkappen den tidligere tyngde i et stykke tid, før den langsomt genvinder sin oprindelige, ubelastede facon.

Jordkappens blødhed er afgørende for landhævningens hastighed

Hvis jordkappen er stiv, finder denne forsinkede stigning sted meget langsomt gennem flere årtusinder eller mere.

Det er, hvad vi i dag ser i Nordamerika og Skandinavien, hvor grundfjeldet hæver sig med cirka en centimeter om året for at ryste trykket af de enorme iskapper, der dækkede den nordlige halvkugle i løbet af den sidste istid, af sig.

Det er jordkappens viskositet, der bestemmer landhævningens hastighed.

Hvis jordkappen er blød og fuld af vand, har den en lav viskositet og vil derfor reagere meget hurtigere på afsmeltningen af isen og reduceringen af den overliggende tyngde.

I dette tilfælde tager det kun et par årtier, før jordkappen har 'glemt' isens vægt.

Jo mere landhævning, desto blødere er den underliggende jordkappe.

Vi har netop registreret en hurtig overfladerespons under Antarktis, hvilket indikerer en blødere jordkappe.

Blød jordkappe

En blød og varm jordkappe findes typisk i tektonisk meget aktive områder ved randen af de tektoniske plader.

Og meget hurtige landhævninger, som dem vi registrerede i vores studie, sker kun, hvor isen også smelter aktivt som Alaska, Island (læs mere her) og Patagonien.

Selvom Amundsen Sea Embayment i Vestantarktis ikke er tektonisk aktiv, har området dog fællestræk med disse førnævnte steder, blandt andet vulkaner og riftzoner.

Derfor forventede vi også, at vi udover den øjeblikkelige elastiske respons ville finde, at undergrunden havde hævet sig en lille smule.

Men dét, vi fandt, oversteg vores vildeste fantasi.

Med GPS-målinger (som vi fortsat foretager) kunne vi afsløre, at landhævningen var helt op til fem gange hurtigere end det forventede bidrag fra elastic rebound. Og det betyder, at kappen er meget blød.

I dette tilfælde er viskositeten 100 gange lavere end under Nordamerika, og 10 gange lavere end vi havde forventet.

Alvorlige implikationer for fremtidige prognoser

Vores resultater har en række afgørende implikationer, som vi forskere skal studere yderligere, blandt andet for at øge vores forståelse af den solide jordkappes respons på afsmeltningsprocesserne i Antarktis.

Det er afgørende for vores forståelse af den langsigtede udvikling af havniveaustigningerne i løbet af en istidscyklus.

Men det er implikationerne, der har effekt på bidraget til havstigningerne på kort sigt, der fangede manges opmærksomhed, fordi landhævningen muligvis kan sænke farten på tilbagetrækningen af isen og måske endda stabilisere iskappen på Antarktis.

Vi har endnu ikke gransket disse implikationer, og processerne er meget komplekse.

En afklaring vil med sikkerhed gøre fremtidige prognoser for havstigninger mere pålidelige i kapløbet mod klimaforandringerne.

Det vil vi granske i detaljer i vores vores næste artikel.

Læs denne artikel på engelsk på vores internationale søstersite ScienceNordic.com. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.

\ Læs mere

Afknækket isbjerg kan forandre Antarktis fundamentalt