События Эль-Ниньо известны тем, что принесли наводнения в Южную Америку и способствовали лесные пожары в Индонезии, но новое исследование показывает, что они также влияют на высоту и массу ледяных шельфов в Антарктиде.
Ледяные полки сформировать, где ледник на суше достигает побережья, и лед вытекает в океан, чтобы сформировать плавающий шельф.
Во время события Эль-Ниньо многие из шельфовых ледников вокруг Западной Антарктиды получают больше снега на своей поверхности, но также теряют больше льда из-за теплой воды в океане.
В целом, как показывают исследования, ледяные шельфы фактически теряют массу во время Эль-Ниньо, делая такие события важным фактором ежегодных колебаний размера шельфового ледника.
С более «экстремальными» событиями Эль-Ниньо ожидаемый По мере того как глобальные температуры растут, на шельфовых ледниках Западной Антарктиды могут наблюдаться большие колебания высоты и массы, говорит ведущий автор Carbon Brief - помимо их ускоренное истончение в ответ на изменение климата.
Годовые колебания
Около три четверти побережья Антарктиды окаймлено ледяными шельфами, разливающимися на воду. Они играют важную роль в «поддержке» ледников на суше позади них, останавливая поток льда изнутри прямо в океан, где это будет способствовать повышению уровня моря.
Новое исследование, опубликованное в Nature Geoscience, ориентирован на ледовые шельфы Западной Антарктики. Эти полки сдерживают некоторые из самых быстро таяющих ледников на континенте.
Используя спутниковые данные четырех миссий, охватывающих 1994 и 2017, исследователи выявили закономерность изменения высоты и массы шельфовых ледников от года к году.
Схема шельфового ледника. Предоставлено: Профессор Хелен Фрикер, Институт океанографии им. Скриппса, Университет Сан-Диего.
Carbon Brief догнал ведущего автора Доктор Фернандо Паоло на Осенняя встреча Американский геофизический союз прошлый месяц. Паоло является докторантом в Лаборатория реактивного движения НАСА на Калифорнийский технологический институт.
Паоло начинает с объяснения, что их исследования концентрируются только на межгодовой изменчивости шельфовых ледников, а не на общей тенденции к снижению, которая наблюдалась Ледяные шельфы Западной Антарктиды тонкие в ответ на вызванное человеком потепление. Он говорит Carbon Brief:
«В нашей предыдущей работе мы больше внимания уделяли тенденциям. В этой работе мы фактически удаляем тренды шельфовых ледников и больше заинтересованы в этой межгодовой изменчивости высоты шельфового ледника.
По словам Паоло, в исследовании обнаружена «очень четкая связь» между Эль-Ниньо-Южным колебанием (ЭНСО) и межгодовыми колебаниями высоты и массы ледяных шельфов.
Эль-Ниньо - это природное явление, берущее начало в Тихом океане. Каждые пять лет или около того, перемены ветра в экваториальная часть Тихого океана вызывает переход к более высокой, чем нормальная температура океана, которая имеет ударные воздействия на погодных условиях во всем мире. У ЭНСО также есть холодная фаза, известная как «Ла-Нинья», которая приносит более низкие температуры в Тихий океан, а также влияет на погодные условия более широко.
Эти воздействия распространяются на воздействие ветров в Западной Антарктике. Это связано с тем, как ЭНСО влияет на метеорологическую систему низкого давления, называемую Амундсен Море (ASL), которая склонна садиться у западно-антарктического побережья.
Давление воздуха ASL имеет тенденцию быть выше в течение лет Эль-Ниньо и ниже в годы Ла-Нинья. Паоло объясняет, как это влияет на шельфовые ледники в регионе:
«Во время Эль-Ниньо наблюдается увеличение количества снегопадов, что означает, что мы добавляем больше массы на вершину шельфа льда. Те же самые схемы ветра также контролируют циркуляцию океана на местном уровне. В частности, он способствует подъему теплой глубокой антарктической воды на континентальный шельф и выталкивает ее под ледяной шельф. Эта вода теплее, чем вода, она лежит ближе к поверхности. Следовательно, это способствует таянию шельфовых ледников у основания ».
(Континентальный шельф - это область морского дна, непосредственно окружающая сушу, где море относительно мелкое по сравнению с открытым океаном за его пределами.)
<span style = "display: inline-block; ширина: 0px; переполнение: скрытое; line-height: 0;" data-mce-type = "bookmark" class = "mce_SELRES_start"> </ span>
Это означает, что одновременно происходят два противоположных процесса, говорит Паоло, поэтому следующий вопрос, который нужно задать, был: какой из них победит?
Ответ двоякий. С одной стороны, высота, которую ледяной шельф получает от дополнительного снегопада, больше, чем лед, который теряется снизу. Таким образом, шельфовый лед становится толще во время Эль-Ниньо.
Но, с другой стороны, пушистый снег, который набирает шельфовый лед, не такой плотный, как твердый лед, который он теряет. Это означает, что в целом Эль-Ниньо заставляет шельфовый лед терять массу, объясняет Паоло:
«Оказывается, океан убирает больше массы, чем снег может добавить сверху - просто потому, что эти два изменения массы имеют разную плотность».
Таким образом, во время Эль-Ниньо шельфовые ледники набирают высоту, но теряют массу
Ла-Нинья
Исследование также обнаруживает обратное во время события в Ла-Нинья. Верхняя часть ледяного шельфа получает меньше снега, но ледяные шельфы также теряют меньше массы из-за таяния на их нижней стороне. Таким образом, в целом, ледяные шельфы Западной Антарктиды набирают массу во время события в Ла-Нинья.
График ниже иллюстрирует это. Верхняя диаграмма показывает колебания средней высоты шельфового ледника в районе моря Амундсена в Западной Антарктике (синяя линия) на протяжении четырех спутниковых полетов.
Вы можете увидеть, как высота ледяного шельфа отражает «Океанический индекс Нинья”В черной линии на нижнем графике. Этот индекс является основным индикатором событий ENSO; положительный индекс (заштрихованный красный) указывает на теплое событие Эль-Ниньо, а отрицательный индекс (заштрихованный синий) указывает на прохладное событие Ла-Нинья.
Многие из пиков в высоте ледяного шельфа происходят во время событий Эль-Ниньо - и впадин во время Ла-Нинья.
Карта (вверху) показывает часть Антарктики, которая обращена к Тихому океану (черный контур) и регион моря Амундсена (синий). Черные горизонтальные полосы внизу обозначают период времени каждой миссии спутника. Верхняя диаграмма показывает скользящее среднее значение 12-месяца высоты шельфового ледника в регионе моря Амундсена (синяя линия, с диапазоном неопределенности в пунктирной синей линии) и объединенный индекс ONI и ASL (красная линия). Нижняя диаграмма показывает ONI с умеренно-очень сильными Эль-Ниньо (красный) и Ла-Нинья (синий), как определено НОАА, Линии ONI / ASL и ONI отстают от графика высоты шельфового ледника на шесть месяцев, чтобы было легче увидеть аналогичную картину. Источник: Паоло и соавт. (2018).
Море Амундсена
Исследование показывает, что воздействие ENSO является наибольшим на ледяных шельфах в секторе моря Амундсена в Западной Антарктике, в частности на шельфах Дотсона и Зульцбергера, но оно также находит меньшее воздействие за пределами этой области.
Это не особенно удивительно, говорит Паоло, учитывая, что Антарктический регион моря Амундсена непосредственно обращен к Тихому океану, где развиваются события Эль-Ниньо и Ла-Нинья.
Вы можете увидеть это на карте и графиках ниже. На карте показаны основные шельфовые ледники вдоль Западной Антарктики. Чем больше квадраты и темнее затенение, тем больше влияние ЭНСО на этот ледяной шельф.
Диаграммы справа от карты сравнивают колебания в ЭНСО с изменениями высоты шести шельфовых ледников (Пайн-Айленд, Дотсон, Гетц, Никерсон, Зульцбергер и Росс) и средние значения для региона моря Амундсена («АМУ»).
Как и на предыдущем графике, вы можете видеть, как колебания шельфового ледника преимущественно отражают характер событий Эль-Ниньо и Ла-Нинья. (Помните, что эти диаграммы показывают только межгодовую изменчивость высоты шельфового ледника с удалением долгосрочных тенденций снижения.)
Серая заштрихованная линия выделяет определенный период в конце 20-го века, когда за очень сильным Эль-Ниньо (1997-98) следовал расширенный Ла-Нинья (1998-2001). Все шесть шельфовых ледников показывают увеличение высоты во время Эль-Ниньо и уменьшение реакции на последующую Ла-Нинью.
Карта (слева) показывает величину воздействия ЭНСО на высоту ледяного шельфа (более крупные квадраты и более темное затенение указывают на большее воздействие). Диаграммы (справа) показывают скользящие средние значения ONI (верхняя диаграмма) и высоты для шести шельфовых ледников Pine Island (PIG), Dotson (DOT), Getz (GET), Nickerson (NIC), Sulzberger (SUL) и Ross (ROS). Вторая диаграмма сверху (AMU) показывает комбинированные аномалии шельфового ледника для шельфовых ледников Амундсена (AMU). ONI отстает от графика высоты шельфового ледника на шесть месяцев, чтобы было легче увидеть подобную картину. Источник: Паоло и соавт. (2018).
Потепление мира
Как глобальные температуры повышаются, исследования предполагают что экстремальные явления Эль-Ниньо станут более частыми - даже при удвоении 1.5C потепления выше доиндустриального уровня.
Это означает, что кратковременная изменчивость высоты и массы шельфовых ледников Западной Антарктиды также может увеличиться в будущем, говорит Паоло:
«Поскольку мы увидели, что масса ледяных шельфов колеблется - и это может зависеть от колебаний Эль-Ниньо, - в будущем следует ожидать более высоких колебаний».
Это увеличение изменчивости должно быть принято во внимание в том, как ученые проектируют изменения в шельфовых ледниках, поскольку мир продолжает нагреваться, заключает исследование.
Доктор Бетан Дэвис - лектор по физической географии в Роял Холлоуэй, Лондонский университет, который не принимал участия в исследованиях, - подчеркивает важность полного понимания того, что влияет на прибыли и убытки ледяных шельфов Антарктиды.
Новое исследование - «вдумчивая, оригинальная работа» и «действительно очень интересное», рассказывает она Carbon Brief:
«Эти факторы могут повлиять на чувствительность шельфового ледника к изменению климата в будущем, поэтому понимание контроля над балансом массы поверхности шельфового льда имеет первостепенное значение».
Эта статья первоначально появилась на CarbonBrief.org
Об авторе
Роберт МакСвини - научный редактор CarbonBrief.org. Он получил степень магистра в области машиностроения в Университете Уорика и степень магистра в области изменения климата в Университете Восточной Англии. Ранее он провел восемь лет, работая над проектами по изменению климата в консалтинговой фирме Atkins.
Книги по этой теме
