Kan landhævning stabilisere afsmeltningen i Antarktis?

Vores nylige studie, publiceret i Science, viser, at i takt med at de vestantarktiske gletsjere trækker sig tilbage, hæver undergrunden i Antarktis sig langt hurtigere, end vi i vores vildeste fantasi havde forestillet os.

Faktisk sker landhævningen helt op til 5 gange hurtigere end forventet, hvilket betyder, at grundfjeldet om 100 år vil ligge op til 10 meter højere, end det gør i dag.

Vores fund handlede faktisk mest om jordkappens struktur under et lille område i Antarktis, som du kan læse mere om i artiklen 'Hvor hurtigt vil Antarktis hæve sig, når isen smelter'.

Men overskrifterne i medierne fokuserede lynhurtigt på de forbløffende og hidtil ikke videre kendte implikationer: Kan denne proces sætte farten ned på afsmeltningen i Antarktis – og måske endda stabilisere iskappen?

Teorien lyder, at den stigende landmasse (grundfjeldet) kan mindske eller måske endda afværge isens tilbagetrækning blandt de mest sensitive gletsjere i Vestantarktis.

Men selvom vi ved, at det i teorien muligvis kan ske, ved vi ikke, hvor stor effekt det vil kunne få i lige dette område.

Hvad vi kan gøre er at forsøge at granske, hvordan denne proces finder sted samt forklare nogle af de bagvedliggende faktorer.

Vestantarktisk iskappe hviler på klippegrund under havniveau

Antarktis er det mindst udforskede kontinent på kloden. Det er både utilgængeligt, ufremkommeligt og barskt. Størstedelen af Antarktis er dækket af et kompakt islag, der visse steder er mere end fire kilometer tykt, hvilket betyder, at det næsten er umuligt at observere det underliggende grundfjeld direkte.

Men geologien i Vestantarktis er uhyre interessant og dækker alt fra 'forholdsvis nutidig' vulkansk aktivitet til en riftzone ('forholdsvis nutidig' er i dette tilfælde tusindvis til titusindvis af år). Det betyder, at det : landskabet under isen er ufatteligt komplekst med høje, stejle tinder og dybe dale (se billedet herunder).

Størstedelen af den vestarktiske iskappe hviler på klippegrund under havniveau og rører bunden under isen. Teknisk siger man, at den er funderet under havniveau.

Isens enorme vægt har formet og 'bøjet' den underliggende jordkappe, så nu er isen funderet i en 'skål' på bunden, der når hele 2.500 meter ned under havets overflade. Isranden er således i direkte kontakt med havet, hvorfor denne type iskappe kaldes 'en marin iskappe'. Ændringer i havvandets temperatur og strømninger har således en kolossal indflydelse på isens afsmeltning.

Siden 1960'erne har forskerne vidst, at det særegne landskab under isen gør isen mere følsom overfor effekterne af de stigende havtemperaturer, der derfor gør isen mere ustabil, og som muligvis vil føre til dens kollaps inden for et par århundreder til årtusinder. Nogle glaciologer mener, at processen allerede er i gang.

Det ville være rigtigt dårlige nyheder, for hvis hele den Vestantarktiske iskappe smeltede, ville det globale havniveau stige med tre meter i gennemsnit med konsekvenser for kystlinjer verden over.

Kort fortalt vil enhver forandring i grundfjeldet i princippet have store implikationer for isens udvikling.

Den landhævning, vi måler, er én af de mest afgørende forandringer, der finder sted af grundfjeldet under den Vestantarktiske iskappe.

\ Læs mere

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

Små forandringer med stor effekt

Fordi klippegrunden under isen befinder sig hele 2.5km under havniveau, kunne man være fristet til at tro, at der skal mere til for at skubbe hele iskappen ud af vandet end en stigning af grundfjeldet på et par meter.Fordi havbunden er op til 2,5 kilometer dyb, kunne man være fristet til at tro, at der skal mere til for at skubbe hele iskappen ud ad vandet end et par metes grundfjeld.

Og det er også rigtigt. Så hvordan beskytter landhævningen iskappen mod at smelte nedefra, når havvandet trænger ind under isen?

Umiddelbart er svaret, at selv små forandringer kan have stor effekt, og at landhævningen skaber et mere gunstigt miljø, hvor iskappen kan stå imod effekterne fra de varme havstrømme.

Men vi taler om en mulighed – ikke et garanteret positivt slutresultat.

For at kunne forstå, hvad det er der sker i Vestantarktis, er det afgørende, at vi husker et par basale facts:

• Is er lettere (mindre kompakt) end vand, så isen flyder, hvis det er omgivet af tilstrækkelige mængder vand.
• Is, der allerede flyder, har ikke effekt på det globale havniveau. Det er først, når funderet is begynder at smelte eller pludselig begynder at flyde, at vi oplever globale havniveaustigninger. Derfor er det vigtigt, at vi forstår processerne, der er skyld i, at den funderede is bliver mere eller mindre ustabil.

Hvorfor hviler iskappen på havbunden?

Måske undrer du dig over, at iskappen i vandet ikke flyder. Det er, fordi vandet ikke er dybt nok – eller sagt med andre ord: Der er så meget is, at den samlede vægt er nok til at forankre isen på havbunden. Processen er illustreret længere nede i artiklen.

En simpliciferet udgave af de mekanikker, der får marine gletchere til at flyde eller blive funderede. (Gif: Valentina R. Barletta)

Det er den ekstra vægt, der forankrer iskappen i havbunden, som bidrager til globale havniveau-stigninger, hvis den smelter.

Men iskappens facon er dels bestemt af det underliggende grundfjeld, dels af dens dynamik: Helt afgørende for iskappens facon er det faktum, at isen flyder fra den midterste og tykkere del af iskappen mod kysten og det åbne hav.

Iskappen er altså ikke blot en kæmpe klump is; den har en kompliceret indre dynamik som vist på billedet herunder.

Mindre vanddybder hjælper iskappen

Den vestantarktiske iskappes stabilitet afhænger af, hvor iskappen flyder, og hvor den er funderet.

Den ideelle grænseflade mellem de flydende og de funderede områder hedder på engelsk 'grounding line', som er det punkt, hvor gletsjerens bund ikke længere har kontakt med den underliggende klippegrund.

I takt med at iskappen smelter, bliver den del af isen, som er tættest på vandet, lettere for til sidst at blive så let, at det flyder.

Grounding-linjen vil så bevæge sig længere ind på land, i takt med at isen smelter (se animation herunder).

En reduktion af vandets dybde har den modsatte effekt på grounding-linjen. Her skubbes den ud i havet, hvilket stabiliserer iskappen.

Animationen demonstrerer grounding linje-konceptet for marine gletchere (Gif: Valentina R. Barletta)

Iskappens stabilitet

Grounding-linjen er afgørende for vores forståelse af hele processen bag isens tilbagetrækning.

Afsmeltning, udtynding af isen eller anden form for reduktion af isen har alle bemærkelsesværdige konsekvenser: De skubber grounding-linjen længere ind på land. Det kaldes 'ice retreat' eller 'grounding line retreat'.

På denne måde er afsmeltning af isen blot én faktor, der tvinger grounding-linjen længere ind på land og gør iskappen mindre stabil.

Havbundens stigning, lokale tyngdekraftsforandringer, rumvæsener der suger havvandet op (!) eller større mængder landis (gletsjere og iskapper) i andre dele af verden, reducerer alle vanddybden rundt omkring iskappen.

Det har også en bemærkelsesværdig effekt: Det skubber grounding-linjen ud mod havet. Det kaldes 'ice advance' (is-fremrykning, red) eller 'grounding line advance'.

På denne måde kan en reduktion af dybden også spille en rolle; selvom jeg må indrømme, at jeg aldrig har set et videnskabeligt studie, der dokumenterer, at rumvæsener kan suge havvand!

Det er styrkeforholdet mellem de forskellige faktorer, der afgør hvem, der vinder kapløbet og bestemmer, hvor grounding linjen bevæger sig hen: Længere ind mod land (mindre stabil) eller ud mod havet (mere stabil).

Som vi skriver i vores nylige studie, ved vi nu, at landhævningen i denne del af Antarktis forekommer meget hurtigere end forventet, og at den omkringliggende havdybde bliver forholdvist lavere som følge heraf.

Det skubber grounding-linjen ud mod havet og er muligvis nok til at modvirke 'grounding line advance' (som følge af afsmeltning af isen) – og derfor kan det muligvis medvirke til stabilisering.

Overset proces

Størstedelen af de computermodeller, der simulerer iskappens respons på klimaforandringerne, har indtil nu ikke taget højde for den effekt, en lavere havdybde kan have, fordi man ikke mente, at det var relevant. Det var, fordi man mente, at reduktionen af havdybden var ubetydelig på en menneskelig tidshorisont.

Men det har allerede vist sig at være en fejlkonklusion!

Faktisk har nylige studier tydeligt vist, at et hurtigt fald i den lokale vanddybde omkring iskappen kan være en effektiv stabiliserende faktor, så længe de globale temperaturer ikke stiger for meget (se her og her).

De samme studier identificerede temmeligt ufravigelige betingelser, før denne effekt gælder: Jordstrukturen skal være blød nok til, at landhævning finder sted – eller den lokale vanddybde skal falde meget hurtigt.

Vores studie afslører, at det er betingelser, der bliver mere end mødt i denne del af Vestantarktis; Jordkappen, der endda er blødere, end den behøver at være, er drivkraften bag en hastig landhævning af grundfjeldet i området.

Den lokale vanddybde falder minsandten også langt hurtigere end forventet og stabiliserer derved iskappen i området.

Tag hånd om klimaforandringerne

I sidste ende afhænger den vestantarktiske iskappes stabilitet af, hvad der vinder kapløbet: Afsmeltningen eller landhævningen? Og det afhænger af, hvor varm kloden bliver.

I gletsjerne i Amundsen Sea Embayments tilfælde er de gode nyheder, at landhævningen stadig er med i kapløbet, og at de gunstige betingelser muligvis kan hjælpe med at stabilisere iskappen her.

Det er for tidligt at sige, om det er nok til at stabilisere dette afgørende område i Antarktis.

Men hvis de globale temperaturer stiger for meget, vinder landhævningen ikke kapløbet mod afsmeltningen – uanset hvilke positive feedback-mekanismer den har på iskappen. Derfor er den bedste udvej at forsøge at begrænse vores bidrag til den globale opvarmning.

Det ville desuden også være en rigtig god ide at investere i antarktisk forskning, for det er yderligere forskning i dette næsten totalt fremmede landskab, der vil gøre os i stand til at svare på disse og andre spørgsmål.

Det skjulte landskab under den antarktiske iskappe har en afgørende effekt på, hvordan isen bevæger sig, og på hvordan den har udviklet sig frem til nu. Derfor spiller al ny viden en vigtig rolle i vores forståelse af denne kæmpe iskappe, der kan få betydning for os alle.

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