Nye metoder for kartlegging av isbreers struktur og bevegelse

Havnivåstigning og økt risiko for stormflo og oversvømmelser truer samfunn verden over. Siden 1990-tallet har det globale gjennomsnittlige havnivået steget med mer enn 10 centimeter, og hastigheten på stigningen øker. En av de største bidragsyterne er smeltingen av isbreer og iskappene i Antarktis og Grønland.

Thwaitesbreen: En tikkende klimabombe

Nylige rapporter om ustabiliteten til Thwaitesbreen i Antarktis har satt søkelyset på hvordan akselererende isflyt kan føre til kollaps av iskappene og ytterligere havnivåstigning. Likevel gjenstår det betydelige usikkerheter knyttet til hvor raskt slike breer vil miste is. Dette skyldes delvis vår manglende forståelse av de mange prosessene som påvirker breenes massebalanse.

Isbreer akkumulerer masse gjennom snøfall og mister den gjennom overflateavsmelting, kalving av isfjell og smelting ved grensesnittet mot havet. Flyten av isen, drevet av sin egen vekt, er avgjørende for hvor raskt isen når kysten og dermed hvor mye masse breene taper. Flythastigheten avhenger av to hovedfaktorer:

• Motstanden isen møter ved grensesnittet mot underlaget (for eksempel om den er frosset fast til bakken).
• Den effektive viskositeten, som måler hvor motstandsdyktig isen er mot deformasjon.

Anisotropi: Nøkkelen til isens bevegelse

Viskositeten til isen varierer med egenskaper som temperatur, krystallstørrelse, krystallorientering og urenhetsinnhold. Noen av disse egenskapene er anisotrope, noe som betyr at de varierer avhengig av retning. For eksempel kan ruhet i visse retninger ved isens underlag gjøre at isen glir lettere, på samme måte som en korrugerte metalltak kan få snø til å gli av.

Anisotropi i isen kan stamme fra flere kilder, inkludert:

• Isens krystallstruktur (fabric): Orienteringen av iskrystaller påvirkes av deformasjon og kan endre seg over tid.
• Egenskaper ved isens underlag: Ruhet og tilstedeværelsen av vann eller sedimenter kan påvirke flyten.
• Innslag av urenheter: Støv, luftbobler og andre partikler kan endre isens mekaniske egenskaper.

Krystallstrukturens rolle

Krystallstrukturen, eller «fabric», er den mest studerte og trolig viktigste anisotrope egenskapen i isen. Når isen deformeres, for eksempel ved horisontal strekking under bevegelse mot kysten, endres orienteringen av millimeterstore krystaller. Denne strukturen fungerer som en «hukommelse» av tidligere deformasjoner og påvirker hvordan isen vil oppføre seg i fremtiden.

«Fabric inneholder informasjon om isens tidligere bevegelser og kan dermed gi oss innsikt i hvordan den vil oppføre seg under fremtidige klimaendringer.»
– Forskere bak ny studie

Radarteknologi revolusjonerer forskningen

Tradisjonelle metoder for å studere isens indre struktur har vært begrenset. Men nå har nye fremskritt innen isgjennomtrengende radar og databehandling gjort det mulig å kartlegge anisotrope egenskaper i isen med større presisjon. Disse metodene åpner for mer nøyaktige beregninger av masseendringer i iskappene, inkludert prosesser som tidligere har blitt neglisjert.

Ved å kombinere radarobservasjoner med avanserte modeller kan forskerne nå:

• Identifisere områder med høyere risiko for akselerert isflyt.
• Forutsi hvordan endringer i krystallstrukturen vil påvirke fremtidig havnivåstigning.
• Utvikle mer presise klimamodeller som tar hensyn til anisotropi.

Fremtidens klimamodeller

Denne forskningen representerer et gjennombrudd i vår forståelse av isbreers dynamikk. Ved å integrere anisotrope egenskaper i klimamodellene kan forskerne bedre forutsi:

• Hvor raskt iskappene i Antarktis og Grønland vil smelte.
• Hvordan dette vil påvirke havnivået og kystsamfunnene.
• Hvilke tiltak som kan iverksettes for å redusere risikoen.

Fremtidens klimamodeller vil dermed bli mer nøyaktige og pålitelige, noe som er avgjørende for å utvikle effektive klimatiltak.