Antarktis fotograferet via satellitter. Landhævningerne i det nye studie i Science er undersøgt i det vestlige Antarktis, hvor grundfjeldet under isen hæver sig op til 41 mm om året, langt mere end andre lignende steder på Jorden. (Foto: NASA/British Antarctic Survey)

Landet hæver sig hastigt nede under isen på Antarktis

torsdag 21 jun 18

Kontakt

Valentina Roberta Barletta
Post doc
DTU Space
45 25 97 36

Kontakt

Shfaqat Abbas Khan
Lektor
DTU Space
45 25 97 75

DTU-ledet internationalt projekt

Den videnskablige artikel om de nye opdagelser omkring landhævninger i Antarktis er publiceret i Science 21. juni og kan findes via tidsskriftets hjemmeside.

Forskningen er udført i et internationalt samarbejde mellem en række førende universiteter anført af DTU Space.

Foruden DTU/DTU Space har forskere fra DTU Compute, Ohio State University, University of Washington, University of Colorado-Boulder, TU Delft, University of Texas, University of Memphis, Colorado State University, Penn State University and Washington University bidraget til arbejdet.

Forskningen er støttet af bl.a. den europæiske rumorganisation ESA  via GOCE+Antarctica-projektet samt af USA's National Science Foundation Office of Polar Programs Antarctic Earth Sciences Program samt The U.S. Antarctic Program.

Avancerede DTU-beregninger

DTU Computing center (DCC) driver et High Performance Computing (HPC) cluster, som er til rådighed for alle ansatte og studerende på DTU.

Det primære fokus for DCC - og det tilknyttede HPC kompetence center - er at fremme anvendelsen af beregningsressourcer til understøttelse af forskning. DCC yder support fra basal udnyttelse af HPC cluster, optimering og parallelisering af programmer til forskning og samarbejde i forskningsprojekter.

Ny forskning anført af DTU Space viser, at grundfjeldet under det vestlige Antarktis hæver sig hurtigere end ventet. Dermed kan der være smeltet op til 10 procent mere is i området end hidtil antaget. Landhævningen kan måske bremse isens afsmeltning i fremtiden.

Den nye forskning viser, at grundfjeldet under det vestlige Antarktis hæver sig langt hurtigere end antaget. Det indebærer, at strukturen i Jorden under isen i området er meget anderledes end hidtil antaget. Jordens kappe er meget mere flydende i området, end man har antaget, viser det sig.

Opdagelsen har stor betydning i arbejdet med at forstå klimaforandringer i Antarktis. Både de fremtidige, nutiden og fortidens, fastslår forskerne bag arbejdet.

De uventede hastige landhævninger kan måske bidrage til at hindre ismasserne i at kollapse som følge af tab af is i Antarktis. Samtidig kan den hurtige landhævning også påvirke målinger af Jordens tyngdekraft.

Den nye viden indebærer, at der kan være smeltet op til 10 procent mere is af iskappen West Antarctica Ice Sheet (WAIS) end hidtil antaget.

“Resultaterne af vores nye arbejde udgør et vigtigt bidrag til forståelsen af Jordens dynamik i forhold til de processer, der smelter isen i Antarktis,” siger postdoc på DTU Space Valentina Barletta, som er hovedforfatter til den nye opdagelse, der netop er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Science.

Landhævning på op til 41 millimeter årligt

Kysten ved Amundsen Havet (Amundsen Sea Embayment eller ASE) i det vestlige Antarktis bidrager alene med 25 procent af alt smeltevand fra is på kloden.

Udtrykt på en anden måde: På et år mister ASE nok is til dække et område på størrelse med Danmark med et 2,8 meter højt lag is. ASE indeholder samlet set vand til potentielt at hæve vandstanden i verdenshavene med 1,2 meter eller dække Danmark med et 11 km tykt lag is.

“Den store mængde vand, som er oplagret i Antarktis har betydning for hele kloden, men især for det nordlige Europa,” siger Valentina Barletta.

“Som følge af en kombination af tyngdeeffekter vil is, der smelter fra Antarktis, overraskende nok især få havene til at stige i Nordeuropa. I modsætning hertil vil is, der smelter fra Grønland, have minimal effekt her, men i stedet øge vandstanden på de sydlige breddegrader og dermed yderligere medvirke til at destabilisere iskappen i det vestlige Antarktis.”

Der er målt landhævninger i Amundsen Sea Embayment op til 41 millimeter per år.

“Det er en af de hurtigste landhævninger, der nogensinde er registreret i isdækkede områder. Til sammenligning viser målinger i Grønland landhævninger på op til 30 millimeter om året,” siger lektor og forsker på DTU Space Shfaqat Abbas Khan, som også har bidraget til det nye studie.

Andre deltagere i projektet anført af forskere ved Ohio State University opsatte en række GPS-stationer på ASE for at måle på landhævningerne i forbindelse med afsmeltning af is i området.

“Den store hastighed, hvormed grundfjeldet hæver sig i denne del af Antarktis antyder, at geologien under isen er anderledes end, hvad vi hidtil har antaget. Det er overraskende og usædvanligt, at landhævningen går så stærkt. Det giver et helt nyt perspektiv på isafsmeltningen,” siger professor emeritus Terry Wilson fra Earth Sciences på Ohio State University, en anden ledende forsker på studiet.

"Vores nye arbejde udgør et vigtigt bidrag til forståelsen af Jordens dynamik i forhold til de processer, der smelter isen i Antarktis"
Valentina Barletta, forsker DTU Space

Når isen smelter rejser undergrunden sig

Under den massive vægt af isen synker jordoverfladen ned.

“Når isen smelter og bliver tyndere, justerer undergrunden sig igen og rejser sig med det samme nogle millimeter afhængigt af, hvor meget is, der er smeltet,” forklarer Valentina Barletta.

"Men jorden virker også lidt som en ’memory-foam’ madras. Så den bliver ved med at efterjustere mange tusinde år, efter at isen er smeltet. I Skandinavien rejser grundfjeldet sig eksempelvis stadig cirka 10 millimeter om året som følge af den seneste istid”.

Forskere kalder denne forsinkede efterjustering ‘Glacial Isostatic Adjustment’ eller blot GIA. Hvor hurtigt denne efterjustering går, afhænger af jordkappens egenskaber, altså den del af Jordens indre, der ligger mellem dens skorpe og kerne, som er cirka 2.900 kilometer tyk.

“Takket være satellitobservationer har vi været i stand til at anslå, hvor meget isen bliver tyndere i ASE, og konkludere, at den målte hastighed af landhævningen er op til fire gange højere end forventet baseret på de aktuelle smeltehastigheder for isen”, siger Valentina Barletta.

Derfor fokuserer det nye studie på den forsinkede efterjustering af jorden, GIA.

Skjult tab af is på op til 10 procent

Valentina Barletta har gennemført tusindvis af GIA-simuleringer ved at benytte forskellige mulige kombinationer af jordens egenskaber. Hun har på den baggrund fundet frem til, at den eneste måde, den store landhævning kan finde sted på, er hvis Jordens kappe er meget flydende - altså hvis den har en lav viskositet.

For at sikre pålideligheden af resultaterne var det nødvendigt at kombinere en dyb indsigt i teorien med en gennemgang af den anvendte programkode. Dette arbejde blev gennemført i tæt samarbejde med DTU Computing Center, hvor alle simulationerne blev kørt.

"Normalt vil vi se en signifikant landhævning ske langsomt over tusinder af år efter istiden, men her sker det over århundreder eller sågar årtier. Det fortæller os, at Jordens kappe er meget flydende og bevæger sig hurtigt, når vægten fra isen forsvinder,” forklarer Valentina Barletta.

Landhævningen vil gå hurtigere i fremtiden. Ifølge det nye studie vil landhævningerne, der hvor GPS-målestationerne er placeret, være 2,5 til 3,5 gange hurtigere om 100 år, end det er tilfældet i dag.

 Som et resultat af de nye studier er det også klarlagt, at der er smeltet mere is af ASE end hidtil antaget.

“Nu ved vi, at i ASE rejusterer jorden under isen sig så hurtigt, at 10 procent af istabet her var skjult, og dette kan vi nu tage højde for,” siger Valentina Barletta.

Feedback-mekanisme kan virke som en bremse på isens afsmeltning

Den hurtige respons fra undergrunden kan samtidig potentielt være godt nyt for WAIS.

I dette område er det meste af isen funderet under havets niveau og er derfor sårbart over for afsmeltning fra undersiden via havvand, der trænger ind under isen. Her virker landhævningen som en feedback-mekanisme, som på forskellig vis kan bremse isens afsmeltning.

Tidligere modelleringsstudier har vist, at landhævningen teoretisk set kan hindre WAIS i at kollapse, i tilfælde af moderate klimaændringer. Men det blev antaget, at processen var for langsom til at have en væsentlig effekt. Den jordkappe, der nu er opdaget under ASE, er mere flydende og varmere end selv de mest optimistiske hypoteser anvendt i tidligere studier. Derfor sker landhævningen her hurtigere end forventet.

“I forhold til mange realistiske klimamodeller, skulle dette være nok til at stabilisere iskappen,” siger Terry Wilson.

Hvis den fremtidige globale opvarmning er for ekstrem, mener forskerne dog, at iskappen på det vestlige Antarktis (WAIS) højst sandsynligt vil kollapse, selv om der findes en stabiliserende feedback-mekanisme.

“Udover at give et nyt billede af undergrundens dynamik i Antarktis, vil de nye opdagelser fremme udviklingen af bedre is-modeller for WAIS og give os en bedre ide om, hvad der kan ske i fremtiden,” siger Valentina Barletta.

Klik her for at komme til den engelske udgave af artiklen, som er forsynet med supplerende forklaringer og figurer.

Video: Se landhævningerne i Antarktis forklaret på 101 sekunder

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.