Ein Weckruf aus der Antarktis

In dieser Abbildung fließt Meerwasser tief unter der Oberfläche in einen sich aktiv öffnenden Schelfeisriss in der Antarktis. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass sich solche Risse sehr schnell öffnen können und dass fließendes Meerwasser dabei hilft, zu steuern, wie schnell das Schelfeis bricht. Bildnachweis: Rob Soto

In den Gletschern Grönlands und der Antarktis gibt es so viel gefrorenes Wasser, dass bei ihrem Abschmelzen die Weltmeere um mehrere Meter ansteigen würden. Was mit diesen Gletschern in den kommenden Jahrzehnten passieren wird, ist die größte Unbekannte in der Zukunft des steigenden Meeresspiegels, auch weil die Physik des Gletscherkalbens noch nicht vollständig verstanden ist.

Die entscheidende Frage ist, wie wärmere Ozeane dazu führen können, dass Gletscher schneller zerfallen. Universität von Washington Forscher haben den schnellsten bekannten großflächigen Bruch entlang des antarktischen Schelfeises nachgewiesen. Die Studie wurde kürzlich in veröffentlicht Bereitgestellt von der Arabian Gulf UniversityEs zeigt, dass sich im Jahr 2012 in etwa 5 1/2 Minuten ein 6,5 Meilen (10,5 Kilometer) langer Riss auf dem Pine-Island-Gletscher bildete – einem sich zurückziehenden Schelfeis, das die größere Eisdecke der Westantarktis zurückhielt. Das bedeutet, dass sich der Riss mit einer Geschwindigkeit von etwa 115 Fuß (35 Meter) pro Sekunde oder etwa 80 Meilen pro Stunde öffnete.

„Dies ist unseres Wissens das schnellste Rissöffnungsereignis, das jemals beobachtet wurde“, sagte Hauptautorin Stephanie Olinger, die diese Arbeit im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der University of Wisconsin und der Harvard University durchgeführt hat und jetzt Postdoktorandin an der Stanford University ist. . „Dies zeigt, dass Eisschelfe unter bestimmten Bedingungen brechen können. Es zeigt uns, dass wir in Zukunft nach dieser Art von Verhalten suchen müssen, und es zeigt uns, wie wir diese Brüche in groß angelegten Eisschildmodellen beschreiben können.“ .“

Die Bedeutung der Rissbildung

Die Gletscherspalte ist ein Riss, der durch etwa 300 m schwimmendes Eis eines typischen antarktischen Schelfeises verläuft. Diese Risse sind ein Vorläufer des Kalbens des Schelfeises, bei dem große Eisbrocken von einem Gletscher abbrechen und ins Meer fallen. Solche Ereignisse ereignen sich häufig am Pine-Island-Gletscher, wo sich der in der Studie beobachtete Eisberg schon lange vom Kontinent getrennt hat.

Satellitenbilder, die am 8. Mai (links) und 11. Mai (rechts) im Abstand von drei Tagen im Jahr 2012 aufgenommen wurden, zeigen eine neue Verwerfung, die ein „Y“ bildet, das links von der vorherigen Verwerfung abzweigt. Drei seismische Instrumente (schwarze Dreiecke) zeichneten Vibrationen auf, die zur Berechnung von Fehlerausbreitungsgeschwindigkeiten von bis zu 80 Meilen pro Stunde verwendet wurden. Bildnachweis: Olinger et al./AGU Advances

„Die Schelfeise üben einen wichtigen Einfluss auf die Stabilität des restlichen antarktischen Eisschildes aus.“ Arbeit.“ Große Eisberge entstehen lassen.

In anderen Teilen der Antarktis entwickeln sich Verwerfungen oft über Monate oder Jahre. In einer sich schnell entwickelnden Umgebung wie dem Pine Island-Gletscher, wo Forscher glauben, dass sich der westantarktische Eisschild bereits gebildet hat, könnte dies jedoch schneller geschehen. Ein Wendepunkt ist überschritten Wenn es ins Meer stürzt.

Herausforderungen bei der Überwachung von Gletscherveränderungen

Satellitenbilder liefern kontinuierliches Feedback. Doch Satelliten, die die Erde umkreisen, passieren jeden Punkt der Erde nur alle drei Tage. Es ist schwierig zu bestimmen, was in diesen drei Tagen passiert, insbesondere angesichts des gefährlichen Anblicks des fragilen antarktischen Schelfeises.

In der neuen Studie kombinierten die Forscher Werkzeuge, um die Fehlerentstehung zu verstehen. Sie nutzten seismische Daten, die von Instrumenten aufgezeichnet wurden, die 2012 von anderen Forschern auf dem Schelfeis platziert wurden, sowie Radarbeobachtungen von Satelliten.

Gletschereis verhält sich über kurze Zeiträume wie ein Feststoff, über längere Zeiträume jedoch eher wie eine viskose Flüssigkeit.

„Ist die Bildung eines Risses eher wie das Zerbrechen von Glas oder eher wie das Zerbrechen von Silly Putty? Das war die Frage“, sagte Ollinger. „Unsere Berechnungen dieses Ereignisses zeigen, dass es dem Zerbrechen von Glas sehr ähnlich ist.“

Die Rolle des Meerwassers und zukünftige Forschung

Wenn das Eis ein einfaches sprödes Material wäre, wäre es schneller zerfallen, sagte Olinger. Weitere Untersuchungen deuteten auf die Rolle des Meerwassers hin. Meerwasser in den Gletscherspalten hält den Raum offen gegen die Kräfte des Gletschers im Landesinneren. Da Meerwasser eine Viskosität, Oberflächenspannung und Masse hat, kann es einen Hohlraum nicht sofort füllen. Stattdessen trägt die Geschwindigkeit, mit der Meerwasser den sich öffnenden Spalt füllt, dazu bei, die Rissausbreitung zu verlangsamen.

„Bevor wir die Leistung großräumiger Eisschildmodelle und Vorhersagen über den künftigen Anstieg des Meeresspiegels verbessern können, müssen wir ein gutes physikalisches Verständnis der vielen verschiedenen Prozesse haben, die die Stabilität des Schelfeises beeinflussen“, sagte Olinger.

Referenz: „Ozeanische Kopplung begrenzt die Bruchgeschwindigkeit für das schnellste Rissausbreitungsereignis im Schelfeis“ von Stephanie D. Olinger und Bradley B. Lipofsky und Maren A. Denol, 5. Februar 2024, Bereitgestellt von der Arabian Gulf University.
doi: 10.1029/2023AV001023

Die Forschung wurde von der National Science Foundation finanziert. Co-Autoren sind Brad Lipofsky und Marine Degnole, beide UW-Fakultätsmitglieder für Erd- und Weltraumwissenschaften, die während ihres Harvard-Studiums mit der Beratung von Arbeiten begannen.