Mulțumim că v-ați abonat la Eos Buzz.

Înțelegerea modului în care stratul de gheață din Antarctica va reacționa la schimbările climatice antropogene nu este o problemă simplă, dar sunt necesare proiecții precise pentru a ajuta societățile să se pregătească pentru efecte precum creșterea nivelului mării. Acest lucru necesită cunoașterea zonelor din Antarctica care se vor retrage, precum și a duratei și ritmurilor de schimbare, ceea ce, la rândul său, necesită o integrare a cunoștințelor observaționale și de modelare din toate disciplinele științifice bazate pe sistemul Pământului. Un articol recent publicat în Reviews of Geophysics a compilat aceste informații, inclusiv interacțiunile calotei de gheață din Antarctica cu atmosfera și oceanul, răspunsul Pământului solid la schimbarea masei de gheață și înregistrări ale schimbărilor din trecut ale gheții și ale oceanului.

Ce rol joacă calota de gheață din Antarctica în sistemul climatic global?

Calota de gheață din Antarctica este o parte integrantă a sistemului climatic al Pământului. El amplifică variațiile mici ale energiei primite de la Soare, modifică clima prin influențele sale asupra nivelului global al mării și a schimbărilor ciclului carbonului și guvernează reacții de feedback importante în atmosferă, în ocean și pe Pământul solid.

Cum modifică și interacționează calotele de gheață cu clima. Credit: Redobândit din Wallmann et al.

De exemplu, la marginea continentului alb, unde se întâlnesc gheața și oceanul, au loc mai multe interacțiuni climatice importante. În special, oceanul de suprafață îngheață în mod sezonier pentru a produce gheață de mare, care afectează reflectivitatea planetei, susține ecosistemele majore din Oceanul Sudic și – în funcție de factori precum forma platformei continentale și locația aisbergurilor eșuate – afectează formarea apei de fond din Antarctica care oxigenează oceanul global de adâncime și conduce circulația globală de răsturnare.

Placa de gheață răspunde, de asemenea, la schimbările climatice, de exemplu prin transferul de căldură din Oceanul Sudic către marginea de gheață care determină topirea gheții și calvarul aisbergurilor. Impactul ulterior al apei de topire și al aisbergurilor asupra Oceanului Sudic modifică circulația oceanică și sistemele biologice, împreună cu nivelul global al mării.

Cum răspunde calota glaciară antarctică la forțarea climatică antropogenă actuală?

Pierderea de gheață continentală din Antarctica s-a accelerat în ultimele două decenii, în special din Antarctica de Vest, care deține un potențial de creștere a nivelului mării de aproximativ cinci metri. Cele mai vulnerabile regiuni includ principalii ghețari de ieșire din Antarctica de Vest (cum ar fi Pine Island și Thwaites) și Peninsula Antarctică, unde topirea a fost determinată de schimbări atât în modelele de circulație atmosferică, cât și în cele oceanice.

Antarctica de Vest este deosebit de sensibilă la creșterea temperaturii oceanelor, deoarece gheața împământată este așezată în bazine joase, la mii de metri sub nivelul mării. Deoarece gheața reacționează relativ lent în comparație cu schimbările de temperatură atmosferică, răspunsul actual la schimbările climatice antropogene stabilește un angajament pe termen lung față de creșterea nivelului mării din acest sector al Antarcticii, deși rămân întrebări cu privire la momentul și eventuala amploare a viitoarelor pierderi de gheață.

Antarctica de Est conține, de asemenea, bazine substanțiale de joasă altitudine vulnerabile la forțarea oceanului. Aceste bazine dețin un potențial de creștere a nivelului mării de aproximativ 20 de metri. Topirea recentă a unor bazine din Antarctica de Est, determinată de ocean, a fost echilibrată de creșterea căderilor de zăpadă în alte sectoare, iar rolul variabilității climatice complică proiecțiile privind pierderile de masă.

Comportamentul stratului de gheață din Antarctica ca răspuns la schimbările climatice din trecut indică modul în care acesta ar putea răspunde la schimbările climatice viitoare?

Da. Înregistrările privind modul în care calota de gheață a răspuns la schimbările climatice din trecut pot oferi informații despre procesele critice implicate în schimbarea calotei glaciare antarctice și creșterea asociată a nivelului mării. De exemplu, acestea au fost folosite pentru a îmbunătăți modul în care procesele fizice sunt reprezentate în modelele pentru stratul de gheață care simulează retragerea.

Rata schimbărilor climatice actuale este mult mai mare decât cea observată în perioadele anterioare de forțare naturală a climei. Cu toate acestea, evenimentele din trecut de creștere rapidă a nivelului mării au fost caracterizate în mod obișnuit de rate de până la 1,4 metri pe secol (2 σ) (Grant et al. ; Grant et al. ), ceea ce este mai mare decât estimarea celei de-a 5-a evaluări a IPCC din 2013 pentru creșterea globală a nivelului mării până în 2100. Acest lucru sugerează că este posibil ca ratele proiectate de creștere a nivelului mării datorate forțării antropice a climei să necesite o ajustare în sus.

Cheia pentru creșterea încrederii în predicțiile privind comportamentul viitor al Antarcticii este reprezentarea exactă a fizicii și a proceselor de gheață în modelele pentru calota glaciară, care este informată de răspunsurile contemporane și trecute ale calotei glaciare.

Este, de asemenea, important ca istoricul masei de gheață pe termen lung să fie constrâns, deoarece dezvăluie modul în care Pământul solid răspunde sub stratul de gheață, ceea ce poate fie să amortizeze, fie să amplifice răspunsul stratului de gheață la schimbările climatice.

Iceberg lângă Vincennes Bay, East Antarctica. Încălzirea climei poate accelera hidrofracturarea și calvarul aisbergurilor, ceea ce poate avea un impact asupra stabilității calotei glaciare antarctice. Credit: Felicity McCormack

Este posibil să se estimeze cu exactitate cât de mult s-ar putea schimba nivelul global al mării din cauza calotei de gheață din Antarctica?

Sesizările exacte ale creșterii nivelului mării la care ne putem aștepta ca urmare a topirii calotei de gheață din Antarctica depind de înțelegerea noastră a proceselor fizice care determină pierderea calotei de gheață, de rata și amploarea forțării climatice (de ex, concentrația viitoare a gazelor cu efect de seră), precum și răspunsurile solide-pământului.

Există provocări tehnice și computaționale specifice în captarea proceselor dinamice și a interacțiunilor dintre gheață, ocean și solide-pământ la o rezoluție spațială și temporală suficient de fină pe întregul continent. Studiile de modelare din ultimii cinci ani au produs estimări ale contribuției Antarcticii la creșterea nivelului mării în următorul secol care variază de la 0,15 metri la 0,4 metri și chiar 1 metru.

Acest interval relevă diferențe în ceea ce privește momentul prăbușirii platoului de gheață, fizica care stă la baza acestor procese și forțarea climatică aplicată platoului de gheață și evidențiază necesitatea reducerii incertitudinii în estimările paleonivelului mării folosite pentru a regla proiecțiile modelelor.

Un alt factor care trebuie luat în considerare atunci când se planifică creșterea viitoare a nivelului mării este faptul că apa de topire din Antarctica nu va fi distribuită în mod egal pe suprafața Pământului. Creșterea nivelului mării va fi extrem de regională, în funcție de locul în care are loc pierderea de gheață în Antarctica și de efectele asociate cu gravitația, rotația Pământului și răspunsul global al Pământului solid.

Care au fost unele dintre cele mai semnificative progrese recente în înțelegerea proceselor și comportamentului Stratului de gheață din Antarctica?

Investigating the Cryospheric Evolution of the Central Antarctic Plate (ICECAP) proiect de zbor deasupra platformei de gheață Totten, Antarctica de Est. Studiile aerogeofizice ale stratului de gheață, precum cele întreprinse de ICECAP, pot arunca lumină asupra modului în care stratul de gheață evoluează ca răspuns la variabilitatea și schimbările climatice. Credit: Felicity McCormack

Au existat progrese substanțiale în modelarea și observarea răspunsului crustei terestre și a mantalei superioare a Pământului la schimbările în masa de gheață. Acest lucru a contribuit în mare măsură la înțelegerea bilanțului actual al masei calotei glaciare și la explicarea diferențelor spațiale în ceea ce privește retragerea ghețarilor în timpul ultimei deglaciații.

În plus, un mecanism de încetinire a retragerii liniei de fundare, în special în regiunile din vestul Antarcticii, unde litosfera se poate ajusta rapid, a fost sprijinit de noi observații ale structurii interne a Pământului, cu timpi de răspuns rapizi la scară decadal-centenală, și de încorporarea unor modele tridimensionale mai realiste ale structurii Pământului sub Antarctica.

Noile observații ale comportamentului Antarcticii în timpul perioadelor trecute de încălzire a climei din înregistrările marine și ale carotei de gheață cu o rezoluție temporală ridicată arată că stratul de gheață poate răspunde rapid și dramatic la forțarea oceanică și atmosferică pe scări temporale scurte (centenare).

Aceste înregistrări oferă o perspectivă asupra interacțiunilor dintre sistemul gheață-ocean-atmosferă și asupra retroacțiunilor apei de topire asupra Oceanului Sudic. Alte dovezi indică sensibilitatea porțiunilor marine din Antarctica de Est la forțarea climatică mai slabă în raport cu schimbările climatice actuale, în timpul ultimei perioade interglaciare și a interglaciarelor anterioare cu o încălzire de 1 până la 2 grade Celsius.

Care sunt unele dintre întrebările nerezolvate pentru care sunt necesare cercetări, date sau modelări suplimentare?

Una dintre întrebările principale este: Cât de repede se va topi calota glaciară din Antarctica în viitor? Răspunsul se bazează pe dezvoltarea unor modele cuplate care să surprindă cu acuratețe interacțiunile dintre sistemele Pământului.

Observațiile vor contribui la obținerea de informații cu privire la tendințele climatice actuale și trecute – inclusiv detectarea și atribuirea variabilității și schimbărilor climatice – la fundamentarea și veridicarea reprezentării prin modele a proceselor dinamice ale gheții și a interacțiunilor dintre sistemele Pământului.

Pentru a aborda această problemă, avem nevoie de date batimetrice de înaltă rezoluție în jurul banchizelor de gheață din Antarctica, de măsurători continue ale stării oceanelor, de estimări îmbunătățite ale contribuțiilor trecute la creșterea nivelului mării din diferite sectoare ale banchizei, de modele care pot surprinde interacțiunile dintre banchizele de gheață și oceane, precum și de evoluția acestor sisteme în timp.

În termeni mai specifici, înțelegerea schimbărilor din Antarctica depinde de o înțelegere detaliată a schimbărilor de masă din Antarctica de Est și de modul în care acestea se vor schimba din cauza încălzirii climei. Există variații mari în observațiile privind echilibrul de masă în Antarctica de Est, unele zone câștigând masă, iar alte zone pierzând masă. Cu toate acestea, detectarea și atribuirea schimbărilor este dificilă, deoarece există incertitudini mari în estimările privind bilanțul de masă din cauza lipsei de observații necesare pentru a caracteriza variabilitatea și tendințele, precum și a raportului semnal/zgomot scăzut (precipitații scăzute).

Alte întrebări care rămân deschise sunt: Care este impactul apei de topire din Antarctica asupra climei? Care sunt reacțiile asociate cu eliberarea apei de topire din Antarctica asupra stratificării în partea superioară a Oceanului Sudic, a gheții marine și a acumulării de căldură în oceanul subsuperficial, precum și asupra circulației de răsturnare a Oceanului Sudic și a răspunsului mai larg al ecosistemelor? Care sunt punctele de declanșare a pierderii rapide și ireversibile a masei de gheață? Care sunt reacțiile cuplate dintre stratul de gheață și alte sisteme terestre (ocean, atmosferă, Pământ solid) care pot spori sau reduce pierderea de masă de gheață? Și în ce mod va modifica revenirea Pământului solid scara temporală a retragerii ghețarilor? În cele din urmă, reprezentarea fizică a fluxului de gheață în modele se bazează pe cunoașterea mediului bazal, care este dificil de observat și conduce la incertitudini suplimentare în ceea ce privește, de exemplu, rolul hidrologiei subglaciare în modificarea dinamicii gheții.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.