Karta över Grönland med temperaturförändringar. Bildkredit: ESA. Klicka för att förstora.
Forskare har använt mer än ett decenniums värde av data från radarhöjdmätare på ESA: s ERS-satelliter för att producera den mest detaljerade bilden ännu av tjockleksförändringar i Grönlands isark.
Ett norskledat team använde ERS-data för att mäta höjdförändringar i Grönlands isark från 1992 till 2003 och fann den senaste tillväxten i de inre avsnitten uppskattade till cirka sex centimeter per år under studieperioden. Forskningen kommer att publiceras av Science Magazine i november efter att ha publicerats i online Science Express den 20 oktober.
ERS radarhöjdmätare fungerar genom att skicka 1800 separata radarpulser ned till jorden per sekund och sedan registrera hur lång tid deras ekon tar för att studsa tillbaka 800 kilometer till satellitplattformen. Sensorn gånger sina pulser resa ner till under ett nanosekund för att beräkna avståndet till planeten under till en maximal noggrannhet på två centimeter.
ESA har haft minst en fungerande radarhöjdmätare i polär bana sedan juli 1991, då ERS-1 lanserades. ESA: s första Earth Observation-rymdskepp anslöt sig till ERS-2 i april 1995, sedan den tio-instrumentet Envisat-satelliten i mars 2002.
Resultatet är ett vetenskapligt värdefullt långsiktigt datasätt som täcker jordens hav och land såväl som isfält - som kan användas för att minska osäkerheten om landisar växer eller krymper när oron växer över effekterna av den globala uppvärmningen.
Isarken som täcker jordens största ö Grönland har ett område på 1 833 900 kvadratkilometer och en genomsnittlig tjocklek på 2,3 kilometer. Det är den näst största koncentrationen av fryst sötvatten på jorden och om det skulle smälta skulle den globala havsnivån öka med upp till sju meter.
Inflödet av sötvatten till Nordatlanten från en eventuell ökning av smältningen från Grönlands isark kan också försvaga Golfströmmen, vilket potentiellt kan påverka klimatet i norra Europa och den stora världen.
Insatser för att mäta förändringar i Grönlands isark med fältobservationer, flygplan och satelliter har förbättrat vetenskaplig kunskap under det senaste decenniet, men det finns fortfarande ingen konsensusbedömning av isarkens totala massbalans. Det finns emellertid bevis för att smälta och tunnare i kustområdets marginella områden under de senaste åren, liksom indikationer på att stora grönländska utlopps glaciärer kan växa, möjligen som svar på klimatvariationer.
Mycket mindre kända är förändringar som inträffar i det stora förhöjda inre området av isarken. Därför ett internationellt team av forskare - från Norges Nansen miljö- och fjärrkänningscenter (NERSC), Mohn-Sverdrup Center for Global Ocean Studies and Operational Oceanography och Bjerknes Center for Climate Research, Rysslands Nansen International Environmental and Remote Sensing Center och USA "Research Systems Center för miljöanalysanalyser - tvingades härleda och analysera det längsta kontinuerliga datasättet med satellithöjdmätningsobservationer av Grönlands isarkhöjningar.
Genom att kombinera tiotals miljoner datapunkter från ERS-1 och ERS-2 bestämde teamet rumsliga mönster av variationer och förändringar i ythöjningen under en 11-årig period.
Resultatet är en blandad bild, med en nettoökning på 6,4 centimeter per år i det inre området över 1500 meters höjd. Under den höjden är höjdförändringshastigheten minus 2,0 cm per år, vilket i stort sett matchar rapporterad tunnning i isarksmarginalerna. Trenden under 1500 meter inkluderar emellertid inte de brant sluttande marginella områdena där aktuella höjdmätningsdata är oanvändbara.
Den rumsliga genomsnittliga ökningen är 5,4 cm per år över studieområdet, när den korrigerades för upplyftningen av berggrunden under isen efter istiden. Dessa resultat är anmärkningsvärda eftersom de står i kontrast till tidigare vetenskapliga resultat om balans i Grönlands höghöjdsis.
Teamet, som leds av professor Ola M. Johannessen från NERSC, tillskriver denna inre tillväxt av Grönlands isark till ökat snöfall kopplat till variation i regional atmosfärisk cirkulation känd som North Atlantic Oscillation (NAO). NAO först upptäcktes på 1920-talet, fungerar på liknande sätt som El Niño-fenomenet i Stilla havet, och bidrar till klimatförändringar över Nordatlanten och Europa.
Jämfört med sina uppgifter till ett index för NAO etablerade forskarna en direkt relation mellan Grönlands ishöjningsförändring och starka positiva och negativa faser av NAO under vintern, som till stor del kontrollerar temperatur- och nederbördsmönster över Grönland.
Professor Johannessen kommenterade: "Det här starka negativa sambandet mellan vinterhöjningsförändringar och NAO-indexet antyder en undervärderad roll av vintersäsongen och NAO för höjdförändringar - ett jokertecken i scenarier för massbalans i Grönlands isblad under den globala uppvärmningen."
Han varnade för att den senaste tillväxten som upptäckts av radarhöjdmätningsundersökningen inte nödvändigtvis återspeglar en långsiktig eller framtida trend. Med naturlig variation i klimatcykeln med hög latitud som inkluderar att NAO är mycket stor förblir till och med ett 11-årigt datasätt kort.
”Det finns uppenbart ett behov av fortsatt övervakning med hjälp av nya satellithöjdmätare och andra observationer, tillsammans med numeriska modeller för att beräkna den massa budgeten för Grönlands isark”, tillade Johannessen.
Modelleringsstudier av Grönlands ismassabalans under den globala uppvärmningen av växthus har visat att temperaturen ökar upp till cirka 3 ºC leder till positiva massbalansförändringar vid höga höjder - på grund av snöansamling - och negativa vid låga höjder - på grund av snösmältning som överstiger ackumulering.
Sådana modeller överensstämmer med de nya observationsresultaten. Men efter att tröskeln har uppnåtts, eventuellt inom de närmaste hundra åren, skulle förluster från smältning överstiga ackumulering från ökningar i snöfall - då skulle nedbrytningen av Grönlands isark vara på.
Ett papper som publicerades i Science i juni i år detaljerade resultaten av en liknande analys av Antarctic Ice Sheet baserat på ERS radarhöjddata, utförd av ett team som leds av professor Curt Davis vid University of Missouri-Columbia.
Resultaten visade förtjockning i östra Antarktis i storleksordningen 1,8 cm per år, men tunnare över en väsentlig del av Västantarktis. Data fanns inte tillgängliga för stora delar av Antarktishalvön, med förbehåll för nyare tunnning av isarken på grund av regional klimatuppvärmning, återigen på grund av begränsningar i nuvarande prestanda för radarhöjdmätare.
ESA: s CryoSat-uppdrag, som tappades under lanseringen den 8 oktober, bar världens första radarhöjdmätare som är specialbyggd för användning över både land och havs. Inom ramen för landisen skulle CryoSat ha kunnat skaffa data över brant sluttande ismarginaler som förblir osynliga för aktuella radarhöjdmätare - det är just de regioner där den största förlusten äger rum.
För närvarande pågår ansträngningar för att undersöka möjligheten att bygga och flyga en CryoSat-2, med ett beslut som ska fattas i slutet av året. Under tiden kommer den värdefulla klimatologiska registreringen av isarkförändring som upprättats av ERS och Envisat att fortsätta att utvidgas.
Originalkälla: ESA News Release
