Între calotele sale de gheață de est și de vest și peninsula sa, Antarctica deține suficientă gheață pentru a ridica nivelul global al mării cu aproximativ 60 de metri.

Placa de gheață din vestul Antarcticii (WAIS) este o parte relativ mică, care conține o cantitate de gheață echivalentă cu o creștere de 3,3 m a nivelului mării. Cu toate acestea, cea mai mare parte se află într-o poziție precară și este considerată „teoretic instabilă”.

În consecință, modul în care WAIS se va schimba ca răspuns la încălzirea cauzată de om este considerat, în general, ca fiind cea mai mare sursă de incertitudine pentru proiecțiile pe termen lung ale nivelului mării.

Cel mai urgent aspect al acestei incertitudini este să înțelegem dacă pragurile de instabilitate ale gheții au fost depășite, dacă retragerea pe care o măsurăm acum este destinată să continue și dacă gheața care pare neschimbată astăzi va rămâne așa și în viitor.

Cele mai recente cercetări spun că pragul pentru pierderea ireversibilă a WAIS se situează probabil între 1,5C și 2C al încălzirii medii globale peste nivelurile preindustriale. Având în vedere că încălzirea a ajuns deja la aproximativ 1,1C, iar Acordul de la Paris își propune să limiteze încălzirea la 1,5C sau „mult sub 2C”, marjele de evitare a acestui prag sunt într-adevăr reduse.

Placa de gheață marină

Potrivit recentului raport special privind oceanul și criosfera (SROCC) al Grupului interguvernamental de experți privind schimbările climatice (IPCC), există două controale principale asupra creșterii nivelului global al mării în acest secol: viitoarele emisii de gaze cu efect de seră provocate de om și modul în care încălzirea afectează calota de gheață din Antarctica. IPCC spune:

„Dincolo de 2050, incertitudinea în ceea ce privește SLR-ul indus de schimbările climatice crește substanțial din cauza incertitudinilor legate de scenariile de emisie și de schimbările climatice asociate, precum și de răspunsul calotei glaciare din Antarctica într-o lume mai caldă.”

Preocuparea în jurul vulnerabilității WAIS constă în principal în ceea ce se numește „instabilitatea calotei glaciare marine” (MISI) – „marină” deoarece baza calotei de gheață se află sub nivelul mării și „instabilitate” pentru faptul că, odată ce începe, retragerea este autosuficientă.

Capacele de gheață pot fi privite ca niște rezervoare uriașe de apă dulce. Zăpada se acumulează în interiorul rece, se compactează încet pentru a deveni gheață de ghețar și apoi începe să curgă ca un fluid foarte gros înapoi spre ocean.

În unele locuri, gheața ajunge pe coastă și plutește la suprafața oceanului, formând o platformă de gheață. Limita dintre gheața care se sprijină pe suprafața terestră (sau pe fundul mării în cazul unui ghețar marin) se numește „linia de împământare”. Linia de împământare este locul în care apa stocată în stratul de gheață se întoarce în ocean. Iar atunci când se deplasează spre mare, spunem că stratul de gheață are un „bilanț de masă” pozitiv – adică câștigă mai multă masă de gheață decât pierde înapoi în mare.

Dar atunci când linia de fundare se retrage, balanța este negativă. Un bilanț negativ al stratului de gheață înseamnă o contribuție pozitivă la ocean și, prin urmare, la nivelul global al mării.

Instabilitate

Acest tablou de bază al bilanțului de masă al stratului de gheață este tot ce aveți nevoie pentru a înțelege de ce glaciologii sunt preocupați de MISI.

Modificări ale platoului de gheață de pe partea plutitoare a liniei de împământare – cum ar fi subțierea – pot face ca gheața de pe partea împământată să se desprindă de pe fundul mării. Pe măsură ce această gheață plutește, linia de împământare se va retrage. Deoarece gheața curge mai rapid atunci când plutește decât atunci când este la sol, rata de curgere a gheții în apropierea liniei de împământare va crește. Întinderea cauzată de curgerea mai rapidă devine o nouă sursă de subțiere în apropierea liniei de împământare.

Acest lucru este ilustrat în figura de mai jos. Pe măsură ce gheața nou-plutitoare curge și se subțiază mai repede, poate determina mai multă gheață să se desprindă și să plutească, împingând linia de împământare înapoi.

În plus, zonele din stratul de gheață cu risc de MISI au un gradient invers, sau „retrograd”, ceea ce înseamnă că se adâncește mai mult spre interior. Pe măsură ce linia de împământare se retrage mai mult în părțile mai groase ale stratului de gheață, fluxul se accelerează, ceea ce crește și mai mult pierderea de gheață. Gradientul invers face ca acest proces să se autosusțină ca o buclă de reacție pozitivă – acesta este ceea ce face ca MISI să fie o instabilitate.

Ilustrație a instabilității calotei glaciare marine, sau MISI. Subțierea platoului de gheață de contrafort conduce la accelerarea curgerii stratului de gheață și la subțierea marginii de gheață cu terminale marine. Deoarece roca de bază de sub calota de gheață este înclinată spre interiorul calotei de gheață, subțierea gheții determină retragerea liniei de fundare, urmată de o creștere a fluxului de gheață spre mare, de o subțiere suplimentară a marginii de gheață și de o nouă retragere a liniei de fundare. Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1a

Încă nu este clar dacă pragul MISI a fost depășit undeva în Antarctica. Știm însă că liniile de fundare se retrag de-a lungul coastei Mării Amundsen – cel mai spectaculos pe ghețarul Thwaites. Iar motorul acestei retrageri pare să fie apa oceanică relativ caldă – cu aproximativ 2C mai caldă decât media istorică – care se îndreaptă spre linia de fundare și provoacă o topire mai puternică decât de obicei.

1,000 km

Peninsula

Antarctică

Peninsula

Ronne ice shelf

.

Antarctica de Est

Placa de gheață

Glaciarul Insulei Pinului

Polul Sud

.

Antarctica de Vest

Fășia de gheață

Munții transantarctici

Amudsen mare

Glaciarul Thwaites

Glaciarul Ross

Grafic: Carbon Brief. Credit: Quantarctica/Norwegian Polar Institute.

Dacă instabilitatea nu a început și dacă încălzirea oceanelor se oprește, atunci linia de împământare ar trebui să găsească un nou punct de echilibru într-o nouă locație. Dar dacă a început, atunci retragerea va continua indiferent de ceea ce se va întâmpla în continuare.

Flux mai rapid

Chiar dacă pragul a fost depășit – sau chiar dacă va fi depășit în viitor – retragerea poate continua cu viteze diferite, în funcție de cât de tare „împingeam” atunci când a început.

Iată cum funcționează acest lucru. Instabilitatea depinde de un echilibru de forțe în interiorul stratului de gheață. O forță datorată gravitației face ca gheața să curgă cu o viteză care depinde în parte de grosimea sa și de panta suprafeței sale.

O rată de topire mai mare pe partea plutitoare și o curgere mai rapidă peste linia de împământare vor trage în jos suprafața de gheață mai repede decât o vor face rate mai mici. Reducerea mai rapidă generează o pantă mai abruptă a suprafeței și, astfel, o curgere mai rapidă și o retragere mai rapidă.

Un studiu de modelare a acestei reacții, publicat anul trecut, a constatat că, atunci când MISI a început cu o împingere mai mare (o rată de topire mai mare), a avansat mai repede decât atunci când a început cu o împingere mai mică, chiar și după ce topirea suplimentară a fost eliminată.

Acest lucru înseamnă că, chiar dacă MISI este invocat, reducerea emisiilor globale și încetinirea încălzirii va oferi mai mult timp pentru a ne pregăti pentru consecințele sale.

Pantele de gheață

Se pare că există o a doua sursă de instabilitate pentru calotele de gheață marine – una care intră în joc dacă platformele de gheață sunt pierdute în întregime.

Câteva dintre cele mai spectaculoase imagini ale schimbării ghețarilor sunt reprezentate de calupuri de aisberguri – cu alte cuvinte, care se desprind – de pe fronturile puternic crevase ale ghețarilor marini-terminali.

Acest calving este cauzat de topirea părții inferioare a platoului de gheață, precum și de „hidrofracturarea” – în cazul în care apa de topire care se formează la suprafața platoului de gheață se infiltrează în gheață și provoacă fisuri – sau de o combinație a celor două.

Rapiditatea cu care are loc calvingul depinde de înălțimea fațadei falezei de gheață deasupra liniei de plutire – cu cât faleza este mai înaltă deasupra apei, cu atât rata de calving este mai mare.

Ca și în cazul MISI, gradientul descrescător al fundului mării de sub WAIS înseamnă că, pe măsură ce faleza de gheață se retrage în gheață mai groasă, va continua să expună o faleză din ce în ce mai înaltă față de ocean, iar rata de calcinare trebuie să crească.

Acest proces, ilustrat mai jos, se numește „instabilitatea falezei marine de gheață” (MICI). Teoria sugerează că, atunci când înălțimea unei fețe de ghețar depășește aproximativ 100 m deasupra suprafeței oceanului, faleza va fi prea înaltă pentru a-și susține propria greutate. Prin urmare, se va prăbuși în mod inevitabil, lăsând la vedere o faleză la fel de înaltă în spatele ei, care, de asemenea, se va prăbuși. Și așa mai departe.

SROCC al IPCC spune că „ghețarul Thwaites este deosebit de important, deoarece se extinde în interiorul WAIS, unde fundul este >2000m sub nivelul mării în unele locuri”. (Deși, SROCC notează, de asemenea, că, în timp ce MISI necesită o înclinare retrogradă a patului pentru a se produce, MICI ar putea avea loc chiar și pe un pat plat sau înclinat spre mare.)

Acest proces recent identificat nu este la fel de bine studiat ca MISI, dar acest lucru se va schimba cu siguranță în anii următori, pe măsură ce oamenii de știință continuă să observe sisteme care se schimbă rapid, cum ar fi ghețarul Thwaites.

Ilustrație a instabilității falezelor de gheață marină. Dacă faleza este suficient de înaltă (cel puțin ~800 m de grosime totală a gheții, sau aproximativ 100 m de gheață deasupra liniei de apă), tensiunile la fața falezei depășesc rezistența gheții, iar faleza cedează structural în cazul unor evenimente repetate de viiturare. Credit: IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1b

Un studiu Nature din 2016 privind MICI a concluzionat că Antarctica „are potențialul de a contribui cu mai mult de un metru la creșterea nivelului mării până în 2100 și cu peste 15 metri până în 2500”. Cercetări mai recente au concluzionat că este probabil ca aceasta să fie o supraestimare, dar au remarcat că nu este încă clar ce rol ar putea juca MICI în acest secol. Un alt studiu a sugerat, de asemenea, că pierderea rapidă de gheață prin MICI poate fi atenuată de o pierdere mai lentă a platourilor de gheață care rețin ghețarii.

Limită apropiată

La sfârșitul anului trecut, o echipă mare de modelatori a evaluat diferite studii privind răspunsul calotei de gheață la obiectivul climatic de la Paris de a menține încălzirea medie globală „mult sub” 2C.

Modelurile arată toate în aceeași direcție. Și anume, că pragul pentru pierderea ireversibilă a gheții atât în calota glaciară a Groenlandei, cât și în WAIS este undeva între 1,5C și 2C încălzirea medie globală. Iar noi suntem deja la o încălzire puțin mai mare de 1 C în prezent.

Această fereastră de 1,5-2C este esențială pentru „supraviețuirea platformelor de gheață din Antarctica”, se explică în documentul de analiză, și, prin urmare, pentru efectul lor de „sprijinire” asupra ghețarilor pe care îi rețin.

Glosar

RCP2.6: RCP (Representative Concentration Pathways) sunt scenarii ale concentrațiilor viitoare ale gazelor cu efect de seră și ale altor forțări. RCP2.6 (denumit uneori și „RCP3-PD”) este un scenariu de „vârf și declin” în care atenuarea strictă… Citeste mai mult

Un alt prag s-ar putea situa între 2C și 2,7C, au adăugat autorii. Atingerea acestui nivel de creștere a temperaturii globale ar putea declanșa „activarea mai multor sisteme mai mari, cum ar fi bazinele de drenaj Ross și Ronne-Filchner, și debutul unor contribuții mult mai mari la SLR”.

Ross și Ronne-Filchner sunt cele mai mari două platforme de gheață din Antarctica. Acestea ar putea fi reduse substanțial „în termen de 100-300 de ani”, potrivit unui alt studiu, în scenariile în care emisiile globale depășesc scenariul RCP2.6. Această traiectorie a emisiilor este în general considerată compatibilă cu limitarea încălzirii la 2C.

Aceste constatări implică faptul că prevenirea pierderii substanțiale de gheață din Antarctica se bazează pe limitarea emisiilor globale la – sau sub – RCP2,6. După cum se concluzionează în document: „Depășirea acestor praguri implică un angajament față de modificări importante ale stratului de gheață și SLR care ar putea dura mii de ani pentru a se realiza pe deplin și ar putea fi ireversibile pe scări de timp mai lungi.”