Warm water kruipt onder de Thwaites-gletsjer - en smelt het snel

In Antarctica valt de warme oceaan heimelijk een grote gletsjer aan via een voorheen onbekende route - en ondermijnt dagelijks de fundering ervan.

Bij elke opkomende vloed tilt de kustterminus van de Thwaites-gletsjer op het zuidelijk halfrond een klein beetje van de zeebodem op, waardoor warm, zout water eronder wordt geduwd, onthullen satellietmetingen. Deze instroom van zeewater baant zich vele kilometers landinwaarts terwijl het het ijs van onderaf smelt. Het smeltwater en zeewater worden vervolgens weer teruggespoeld wanneer het getij daalt, zo melden onderzoekers op 20 mei in de Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Dat gaat de terugtrekking" van het ijs op sommige plaatsen sterk versnellen, zegt Theodore Scambos, een glacioloog aan de Universiteit van Colorado Boulder die geen deel uitmaakte van de studie.

De West-Antarctische IJskap, waar de Thwaites-gletsjer zich bevindt, is een vesting die door vijanden wordt belegerd. Deze ijskoepel ter grootte van Alaska zit in een komvormig oceaanbekken. De randen van de ijskap, waar het van de zeebodem oprijst, worden constant belaagd door warme, zoute oceaanstromingen die de zeebodem overstromen lijkend op invallende legers.

De thermische aanval is vooral meedogenloos langs het kustgedeelte waar Thwaites, een snel bewegende ijsbaan van 120 kilometer breed, in de oceaan uitmondt. Thwaites verliest momenteel 75 miljard ton ijs per jaar - wat ongeveer de helft is van al het ijsverlies uit heel Antarctica.

De Thwaites-gletsjer en het grootste deel van de West-Antarctische IJskap bevinden zich op een grindbed dat honderden meters beneden zeeniveau ligt - wat het ijs kwetsbaar maakt voor warme, zoute oceaanstromingen die de zeebodem omarmen. Thwaites is bijzonder kwetsbaar omdat delen van de grondzone (waar het van zijn bed opstijgt en op de oceaan drijft) zich tot wel 1 kilometer onder zeeniveau bevinden, waardoor het wordt blootgesteld aan het warmste water.

Een groot deel van dit verlies komt door het smelten en terugtrekken van de grondlijn van de gletsjer, waar de buitenwand op de zeebodem rust. Naarmate de grondlijn van Thwaites zich terugtrekt, vermindert het de wrijving aan de basis van de gletsjer. Hierdoor kan de gletsjer glijden en zijn ijs sneller in de oceaan dumpen, wat bijdraagt aan de stijging van de zeespiegel, zegt Eric Rignot, een glacioloog aan de Universiteit van Californië, Irvine.

Rignot heeft de afgelopen twee decennia sporadische satellietradarmetingen gebruikt om de grondlijn van Thwaites in de gaten te houden, die momenteel jaarlijks ongeveer een halve kilometer terugtrekt. Maar in 2023 gebruikten hij en zijn collega's een nieuwe reeks satellieten, genaamd ICEYE, om deze metingen drie keer per dag vast te leggen.

Die frequentere metingen onthulden "een aantal grote verrassingen", aldus Rignot. "We zien een dynamiek die we nog nooit eerder hebben gezien."

Elke keer bij hoogwater werd er een dunne laag zeewater van 10 tot 70 centimeter dik onder de rand van de ijskap geduwd en verplaatste zich zes tot twaalf kilometer landinwaarts. De onderzoekers konden dit waarnemen omdat de satellietradar liet zien dat het bovenste oppervlak van het ijs steeg en daalde terwijl het water eronder bewoog. Over de hele gletsjer betekent dat 200 miljoen kubieke meter zeewater dat elke dag in- en uitstroomt - ongeveer 400 keer het volume van 's werelds grootste type olietanker.

Dat zeewater is slechts 3,6 graden Celsius boven het smeltpunt van het ijs - maar het heeft een verrassende stoot. "Het gletsjerijs haat het zout" omdat het smelten versnelt, zegt Rignot.

Zijn team schat dat tijdens de invasies dit water 150 miljoen kilowatt aan thermisch vermogen in het ijs injecteert, vergelijkbaar met de warmteproductie van 10 miljoen keukenovens. Ze schatten dat dit jaarlijks 20 meter van de bodem van het ijs zou kunnen smelten - ongeveer de hoogte van een gebouw van vijf verdiepingen.

Rignot merkte op dat het zeewater zich in vlokkerige, onregelmatige patronen binnendrong, op sommige plaatsen ver landinwaarts maar niet op andere plaatsen. Om dit te verklaren, wendde hij zich tot Christine Dow, een glacioloog aan de Universiteit van Waterloo in Canada, die verschillende subglaciale zoetwaterrivieren heeft in kaart gebracht die van onder de Thwaites-gletsjer uitstromen en de oceaan instromen.

Dow ontdekte dat het zeewater bij voorkeur onder het ijs migreert in de brede gebieden tussen de rivieren, waar het over vlakke of dalende hellingen kan stromen, en het ijs het gemakkelijkst kan worden opgetild door drukverschillen.

Dergelijke zoutwaterinvasies kunnen het algehele tempo van ijsverlies op sommige gletsjers verdubbelen, suggereren recente simulaties. De nieuwe resultaten kunnen mogelijk verklaren waarom de grondlijnen van twee nabijgelegen gletsjers, Pope en Smith, in één jaar twee tot vier kilometer terugtrokken.

Deze getijdeninvasie "is een fenomeen waar we gewoon niet naar hebben geweten om naar te zoeken", zegt Dow. "Ik vermoed dat het zeer wijdverbreid is." Scambos merkt op dat het belangrijk zal zijn om dit nieuwe fenomeen op te nemen in computersimulaties die toekomstig ijsverlies en stijging van de zeespiegel voorspellen. "Ik ben erg benieuwd hoe dit de terugtreksnelheden zal beïnvloeden."