Onderzoekers hebben ontdekt dat het bodemgesteente onder de West-Antarctische ijskap een stuk sneller stijgt dan verwacht, wat zou betekenen dat de aarde heel anders is opgebouwd dan voorheen werd aangenomen. Deze ontdekking heeft belangrijke gevolgen voor ons inzicht in de effecten van klimaatverandering in Antarctica. Een team van onderzoekers afkomstig van tien universiteiten, waaronder de TU Delft, publiceert zijn bevindingen op 22 juni in Science.

De onverwacht hoge snelheid waarmee de bodem omhoog komt, kan de stabiliteit van de ijskap vergroten, als bescherming tegen een catastrofale instorting als gevolg van ijsverlies. Daarnaast heeft dit snelle stijgen, ook wel ‘uplift’ genoemd, gevolgen voor gravitatiemetingen. Dat duidt erop dat er tot tien procent meer ijs van de West-Antarctische ijskap (WAIS) is afgesmolten dan eerder werd aangenomen. Vorige week kwam een onderzoek in Nature al tot de conclusie dat het smelten van landijs in West-Antarctica steeds sneller gaat, overigens zonder deze nieuwe resultaten.

De Amundsen Sea Embayment (ASE) in West-Antarctica alleen al levert 25 procent van al het water dat afkomstig is van smeltend ijs op aarde. “De grote hoeveelheid water die in Antarctica is opgeslagen heeft gevolgen voor de hele planeet, maar met name voor Noord-Europa,” stelt hoofdauteur Valentina Barletta van DTU Space (het nationale ruimtevaartinstituut van de Technische Universiteit van Denemarken). “Door gravitatie-effecten zorgt het ijs dat in Antarctica verloren gaat hoofdzakelijk voor een stijging van de zeespiegel hier in Noord-Europa. Daar staat tegenover dat ijs dat in Groenland verloren gaat hier geen gevolgen heeft, maar wel een stijging van de zeespiegel op het zuidelijk halfrond veroorzaakt en de WAIS nog verder destabiliseert.”

De gemeten snelheid van de uplift in de ASE bedraagt tot wel 41 millimeter per jaar, een van de hoogste snelheden die ooit in een vergletsjerd gebied zijn waargenomen. De deelnemende onderzoekers hebben onder leiding van wetenschappers van de Ohio State University (OSU) een reeks gps-stations geïnstalleerd op rotsen rondom de ASE om de stijging als gevolg van dunner wordend ijs te meten. “De snelle stijging van het bodemgesteente in dit deel van Antarctica wijst erop dat de geologische opbouw onder het ijs anders is dan wetenschappers voorheen dachten,” aldus emeritus hoogleraar Terry Wilson van de OSU.

Onder het enorme gewicht van het ijs zakt de aarde weg. “Als het ijs smelt en dunner wordt, reageert de aarde daarop door onmiddellijk een paar millimeter te stijgen, afhankelijk van de hoeveelheid ijs die verloren is gegaan,” legt Barletta uit. “Maar de aarde gedraagt zich ook een beetje als een matras van traagschuim die zich langzaam blijft aanpassen, zelfs nog duizenden jaren nadat het ijs gesmolten is.” Hoe snel die aanpassing plaatsvindt is afhankelijk van de eigenschappen van de mantel: het 2900 kilometer dikke deel van de aarde tussen de aardkorst en de kern.

“Aan de hand van satellietobservaties hebben we een schatting kunnen maken van de mate waarin de ijslaag in de ASE dunner wordt. We zijn tot de conclusie gekomen dat de gemeten snelheid van de uplift vier keer groter is dan je op basis van de huidige snelheid waarmee het ijs smelt zou verwachten,” aldus Barletta. Het team heeft duizenden simulaties uitgevoerd op basis van verschillende mogelijke combinaties van eigenschappen van de aarde en ijsverliesscenario’s, en ontdekte dat zo’n grote uplift alleen mogelijk is als de mantel van de aarde zeer vloeibaar is.

Marc Rovira Navarro van de TU Delft speelde daar een belangrijke rol bij tijdens zijn stage in DTU Space. “De uplift van het bodemgesteente is afhankelijk van twee variabelen: de eigenschappen van de vaste aarde en de de verandering van de dikte van het ijs in de loop van de tijd. Ik heb de gevoeligheid van de uplift van het bodemgesteente ten opzichte van de afgelopen eeuwen van de ijsgeschiedenis bestudeerd om te kunnen bevestigen dat onze waarnemingen met de gps-stations het gevolg zijn van recente veranderingen in het ijs. Ik heb een groot aantal simulaties gedraaid met verschillende chronologieën van het wegsmelten van het ijs, en tevens de vervorming van de vaste aarde bij deze verschillende scenario’s bestudeerd om er zeker van te zijn dat onze resultaten statistisch deugdelijk waren.”

“Het is mooi meegenomen dat we nu ook iets kunnen leren over wat zich in Antarctica heeft afgespeeld voordat we satellieten hadden om veranderingen in massaverlies te meten,” vervolgt Rovira Navarro. “Dat heeft geleid tot een herziening van onze schatting van het ijsverlies in de ASE, iets wat in toekomstige publicaties gepresenteerd gaat worden.”

Als er een zeer grote hoeveelheid ijs smelt, neemt de lokale gravitatie af en worden er ‘vingerafdrukken’ achtergelaten die door satellieten kunnen worden gemeten om op basis daarvan een schatting te maken van het totale massaverlies. Maar de aanpassing van de aarde zorgt ook voor een verandering in de gravitatie die het verlies voor een deel compenseert en het signaal van het ijs verbergt. “We weten nu dat de aarde zich in de ASE zo snel aanpast dat tien procent van het ijsverlies onzichtbaar was in de satellietmetingen” vertelt Barletta.

Daar staat tegenover dat de snelle reactie door de aarde gunstig kan zijn voor de toekomst van de WAIS. In dit deel van Antarctica bevindt het meeste ijs zich onder de zeespiegel, waardoor het aan de onderkant kan gaan smelten als gevolg van zeewater dat onder de ijskap binnenstroomt. De uplift van de aarde werkt hier als een reactie die (op verschillende manieren) de terugtrekking van het ijs kan vertragen.

Bron:
‘Observed rapid bedrock uplift in Amundsen Sea Embayment promotes ice-sheet stability’, door V.R. Barletta et al. http://science.sciencemag.org/content/360/6395/1335.full

Image: (Credit I. Joughin, University of Washington)

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.