Массовое таяние западно-антарктического ледяного щита было основной причиной высокого уровня моря в период, известный как последнее межледниковье (129 000-116 000 лет назад), международная группа ученых во главе с Крисом из UNSW Терни нашел. Исследование было опубликовано сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Чрезвычайная потеря льда привела к многометровому повышению среднего глобального уровня моря, и для этого потребовалось потепление океана менее чем на 2°C.
«Мы не только потеряли большую часть западно-антарктического ледяного щита, но это произошло очень рано во время последнего межледниковья», - говорит Крис Терни, профессор наук о Земле и климате Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее и ведущий автор исследования..
Тонкие слои древнего вулканического пепла во льду помогли команде точно определить, когда произошло массовое таяние. Вызывает тревогу то, что результаты показали, что большая часть потери льда произошла в течение первых тысячелетий, что показывает, насколько Антарктика чувствительна к более высоким температурам.
«Таяние, вероятно, было вызвано потеплением океана менее чем на 2 ° C, и это имеет серьезные последствия для будущего, учитывая повышение температуры океана и таяние Западной Антарктики, которое происходит сегодня», - говорит профессор Терни.
Во время последнего межледниковья температура полярного океана, вероятно, была менее чем на 2°C выше, чем сегодня, что делает этот период полезным для изучения того, как будущее глобальное потепление может повлиять на динамику льда и уровень моря.
«Это исследование показывает, что мы потеряли бы большую часть западно-антарктического ледяного щита в более теплом мире», - говорит профессор Терни.
В отличие от Восточно-антарктического ледяного щита, который в основном расположен на возвышенностях, Западно-Антарктический щит лежит на морском дне. Он окаймлен большими участками плавучего льда, называемыми шельфовыми ледниками, которые защищают центральную часть щита.
По мере того, как более теплая океанская вода попадает в полости под шельфовыми ледниками, лед тает снизу, истончает шельфы и делает центральный ледяной щит очень уязвимым для повышения температуры океана.
Возвращение в прошлое
Для проведения своего исследования профессор Терни и его команда отправились в зону голубого льда Патриот-Хиллз, место, расположенное на периферии западно-антарктического ледяного щита, при поддержке компании Antarctic Logistics and Expeditions (или ALE).
Области голубого льда являются идеальной лабораторией для ученых из-за их уникальной топографии - они созданы сильными стоковыми ветрами высокой плотности. Когда эти ветры дуют над горами, они сносят верхний слой снега и размывают обнаженный лед. Когда лед удаляется, древний лед всплывает на поверхность, предлагая заглянуть в историю ледяного щита.
В то время как большинство антарктических исследователей бурят ледяной керн, чтобы извлечь образцы, эта команда использовала другой метод - горизонтальный анализ ледяного керна.
Вместо того, чтобы бурить лед на километры, мы можем просто пройтись по области голубого льда и отправиться в прошлое через тысячелетия. Взяв образцы льда с поверхности, мы можем реконструировать то, что произошло с этой драгоценной средой в прошлое», - говорит профессор Терни.
С помощью изотопных измерений команда обнаружила пробел в записи ледяного щита непосредственно перед последним межледниковьем. Этот период отсутствия льда совпадает с экстремальным повышением уровня моря, что предполагает быстрое исчезновение льда с западно-антарктического ледяного щита. Вулканический пепел, следы газа и древняя ДНК бактерий, попавших во льды, подтверждают это открытие.
Уроки последнего межледниковья
Циклы ледникового периода происходят примерно каждые 100 000 лет из-за незначительных изменений орбиты Земли вокруг Солнца. Эти ледниковые периоды разделены теплыми межледниковьями. Последнее межледниковье - это самый последний теплый период после нынешнего межледниковья, голоцена.
В то время как человеческий вклад в глобальное потепление делает голоцен уникальным, последнее межледниковье остается полезной точкой исследования, чтобы понять, как планета реагирует на экстремальные изменения.
«Будущее движется далеко за пределы всего, что мы наблюдали в научных инструментальных записях за последние 150 лет», - говорит профессор Терни. «Мы должны заглянуть глубже в прошлое, если мы собираемся управлять будущими изменениями».
Во время последнего межледниковья глобальный средний уровень моря был на 6-9 м выше, чем сегодня, хотя некоторые ученые подозревают, что он мог достигать 11 м.
Подъем уровня моря во время последнего межледниковья не может быть полностью объяснен таянием ледникового щита Гренландии, что привело к увеличению на 2 м, или расширением океана из-за более высоких температур и таяния горных ледников, которые, как считается, вызвали рост менее 1 м.
«Теперь у нас есть некоторые из первых серьезных доказательств того, что Западная Антарктида таяла и вызвала большую часть этого повышения уровня моря», - говорит профессор Терни.
Настоятельно необходимо минимизировать будущее потепление
Серьезность потери льда свидетельствует о том, что Западно-Антарктический ледяной щит очень чувствителен к будущему потеплению океана.
«Западно-антарктический ледяной щит находится в воде, и сегодня эта вода становится все теплее и теплее», - говорит профессор Терни, который также является главным исследователем Центра передового опыта ARC по вопросам биоразнообразия и наследия Австралии (CABAH).).
Используя данные, полученные в ходе полевых исследований, команда провела моделирование, чтобы выяснить, как потепление может повлиять на плавучие шельфовые ледники. Эти шельфы в настоящее время поддерживают ледяные щиты и помогают замедлить отток льда с континента.
Результаты показывают, что уровень моря поднялся на 3,8 метра в течение первой тысячи лет, когда океан потеплел на 2°C. Большая часть смоделированного повышения уровня моря произошла после потери шельфовых ледников, которые разрушились в течение первых двухсот лет более высоких температур.
Исследователи обеспокоены тем, что постоянные высокие температуры поверхности моря могут привести к таянию восточно-антарктического ледяного щита, что приведет к еще большему повышению глобального уровня моря.
«Положительная обратная связь между потеплением океана, обрушением шельфового ледника и таянием ледникового щита предполагает, что Западная Антарктика может быть уязвима перед прохождением переломного момента», - подчеркнула д-р Зои Томас, соавтор исследования ARC Discovery Early Career. Исследовательская премия (DECRA), научный сотрудник UNSW.
"По мере достижения критической точки лишь небольшое повышение температуры может вызвать резкое таяние ледяных щитов и многометровое повышение глобального уровня моря."
В настоящее время консенсус доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2013 год предполагает, что глобальный уровень моря поднимется на 40-80 см в течение следующего столетия, причем доля Антарктиды составит всего около 5 см из этого объема.
Исследователи обеспокоены тем, что вклад Антарктиды может быть намного больше.
«Недавние прогнозы предполагают, что вклад Антарктики может быть в десять раз выше, чем прогноз МГЭИК, что вызывает глубокую тревогу», - говорит профессор Кристофер Фогвилл, соавтор и директор Института устойчивого будущего в Великобритании. Кильский университет.
"Наше исследование подчеркивает, что Антарктический ледяной щит может находиться близко к переломному моменту, который, однажды пройдя, может привести к быстрому повышению уровня моря на тысячелетия вперед. Это подчеркивает настоятельную необходимость сокращения и контроля выбросов парниковых газов. которые способствуют потеплению сегодня."
Примечательно, что исследователи предупреждают, что этот переломный момент может быть ближе, чем мы думаем.
"Парижское климатическое соглашение обязуется ограничить глобальное потепление до 2°C, в идеале до 1,5°C, в этом столетии", - говорит профессор Терни.
"Наши результаты показывают, что мы не хотим приближаться к потеплению на 2°C."
Профессор Терни и его команда надеются расширить исследование, чтобы подтвердить, насколько быстро западно-антарктический ледяной щит отреагировал на потепление и какие районы пострадали в первую очередь.
"Мы проверили только одно место, поэтому мы не знаем, был ли это первый сектор Антарктиды, который растаял, или он растаял относительно поздно. Как эти изменения в Антарктиде повлияли на остальной мир, остается огромным неизвестно, пока планета нагревается в будущем", - говорит он.
"Испытания в других местах дадут нам лучшее представление об областях, которые нам действительно нужно контролировать, поскольку планета продолжает нагреваться."