DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08394-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39880946
تاريخ النشر: 2025-01-29
المؤلف: Eric Wolff وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات وملاحظات الكريوسفير
نظرة عامة
تؤثر طبقة الجليد في القارة القطبية الجنوبية الغربية (WAIS) بشكل كبير على توقعات مستوى سطح البحر على المدى الطويل، حيث أن مصيرها يعد مصدراً رئيسياً للغموض. تشير الأدلة من الفترة بين الجليدية الأخيرة (LIG)، قبل حوالي 125,000 سنة، إلى أن مستويات سطح البحر كانت أعلى بعدة أمتار مما هي عليه اليوم، مما يستلزم فقداناً كبيراً للجليد في القارة القطبية الجنوبية، والذي يُنسب عادةً إلى WAIS. على الرغم من أن القارة القطبية الجنوبية والمحيط الجنوبي شهدوا ظروفاً أكثر دفئاً مشابهة لتلك المتوقعة بحلول عام 2100 في ظل سيناريوهات الاحترار المعتدلة إلى العالية، إلا أن الأدلة المباشرة بشأن مدى WAIS خلال LIG محدودة. تستخدم هذه الدراسة بيانات ملح البحر من نواة جليدية في Skytrain Ice Rise لإظهار أن رف الجليد رون (Ronne Ice Shelf) ظل سليماً إلى حد كبير خلال معظم فترة LIG، مما يشير إلى أن WAIS لم يتراجع بشكل دراماتيكي كما تتنبأ بعض النماذج.
تتحدى النتائج النماذج الحالية التي تتوقع فقداناً كبيراً للجليد من WAIS في ظل سيناريوهات الاحترار العالية، مثل RCP8.5، والتي عادةً ما تتوقع فقط بضع عشرات من السنتيمترات من ارتفاع مستوى سطح البحر بحلول عام 2200 ميلادي. بالمقابل، تتنبأ إحدى النماذج التي تأخذ في الاعتبار آليات مثل الانكسار الهيدروليكي وعدم استقرار جرف الجليد البحري (MICI) بفقدان أسرع وأكثر شمولاً، مما قد يسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار يصل إلى 5 أمتار بحلول عام 2200. تدعو هذه الأبحاث إلى إعادة تقييم ميزانية مستوى سطح البحر خلال LIG وتبرز الحاجة إلى الحذر في تفسير محاكاة النماذج التي تقترح ارتفاعاً شديداً في مستوى سطح البحر في المستقبل، بالنظر إلى القيود الجديدة على سلوك WAIS خلال الفترات الدافئة الماضية.
الطرق
في هذا القسم، يتم توضيح الطرق المستخدمة في الدراسة، مع التركيز على تحليل تركيزات الصوديوم (ssNa) في فترات زمنية مختلفة في SIR (من المحتمل أن يكون موقع بحث محدد). تم تحديد المسافة من SIR إلى حافة رف الجليد رون باستخدام خط أفضل ملاءمة مستمد من البيانات المكانية، وهو أمر حاسم لوضع تركيزات ssNa في السياق. يتم الإبلاغ عن متوسط تركيزات ssNa بالميكروجرام لكل كيلوغرام (µg kg) عبر فترات زمنية مختلفة تقاس بالآلاف من السنين (ka).
بالإضافة إلى ذلك، تقدم البيانات الموسعة الشكل 6 مخططات تم استخدامها لتقدير تصحيح الفقاعات المقطوعة لمحتوى الهواء الكلي (TAC) عند أعماق مختلفة. توضح المخططات العلاقة بين محتوى الهواء المقاس (بالملليلتر لكل كيلوغرام) على المحور العمودي ونسبة السطح إلى الحجم (S/V، بالسنتيمتر⁻¹) على المحور الأفقي. يوفر قسم الطرق تفاصيل إضافية حول كيفية استخدام هذه المخططات لتحسين دقة قياسات TAC.
المناقشة
يعد Skytrain Ice Rise (SIR) قبة جليدية مستقلة تقع عند الحافة البرية لرف الجليد رون، وهو متميز عن طبقة الجليد في القارة القطبية الجنوبية الغربية (WAIS). تشير الأدلة إلى أن SIR قد ظل مستقلاً طوال الدورة الجليدية الأخيرة بسبب عزلته الجغرافية بواسطة جبال إلسورث والعمق البحري المحيط. تشير تحليل نواة الجليد من SIR إلى سجل طبقي من الفترة بين الجليدية الأخيرة (LIG)، كاشفاً عن تركيز أقل من ملح البحر الصوديوم (Na) مقارنة بالحاضر، مما يشير إلى أن رف الجليد رون كان من المحتمل أن يكون أكثر اتساعاً خلال بداية LIG (126-120 ka BP) مما هو عليه اليوم. تشير هذه النتيجة إلى أن رف الجليد ظل سليماً خلال هذه الفترة، مما يتعارض مع فكرة النمو الجليدي الكبير في ظل الظروف الدافئة.
تشير بيانات نظائر الماء من SIR إلى أن التغيرات في قيم δ¹⁸O خلال LIG تأثرت بتغيرات الارتفاع المحلية والتحولات المناخية الأوسع، والتي قد تكون مرتبطة بفقدان WAIS. تشير الإشارة النظيرية إلى أنه بينما حدث بعض فقدان الجليد، لم يكن بالقدر الذي توقعته نماذج انهيار WAIS الكامل. تشير النتائج إلى أن بقاء رف الجليد رون خلال LIG يضعف التوقعات بفقدان WAIS الشديد بحلول عام 2200، كما اقترحت سابقاً نماذج تأخذ في الاعتبار الاحترار الكبير تحت الرف الجليدي. بشكل عام، توفر النتائج من SIR رؤى حاسمة حول ديناميات الجليد في القارة القطبية الجنوبية خلال LIG وتبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لتحسين فهمنا لسلوك طبقات الجليد في الماضي والمستقبل.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08394-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39880946
Publication Date: 2025-01-29
Author(s): Eric Wolff et al.
Primary Topic: Cryospheric studies and observations
Overview
The West Antarctic Ice Sheet (WAIS) significantly influences long-term sea level projections, with its fate being a major source of uncertainty. Evidence from the last interglacial (LIG) period, approximately 125,000 years ago, indicates that sea levels were several meters higher than today, necessitating substantial Antarctic ice loss, typically attributed to WAIS. Although Antarctica and the Southern Ocean experienced warmer conditions similar to those anticipated by 2100 under moderate to high warming scenarios, direct evidence regarding the extent of WAIS during the LIG is limited. This study utilizes sea salt data from an ice core at Skytrain Ice Rise to demonstrate that the Ronne Ice Shelf remained largely intact during most of the LIG, suggesting that WAIS did not retreat as dramatically as some models predict.
The findings challenge existing models that forecast significant ice loss from WAIS under high warming scenarios, such as RCP8.5, which typically project only a few tens of centimeters of sea level rise by 2200 CE. In contrast, one model incorporating mechanisms like hydrofracturing and marine ice cliff instability (MICI) predicts a more rapid and extensive loss, potentially contributing up to 5 meters of sea level rise by 2200. This research calls for a reevaluation of the LIG sea level budget and highlights the need for caution in interpreting model simulations that suggest extreme future sea level rise, given the new constraints on WAIS behavior during past warm periods.
Methods
In this section, the methods employed in the study are outlined, focusing on the analysis of concentrations of sodium (ssNa) at various time intervals at the SIR (presumably a specific research site). The distance from SIR to the edge of the Ronne Ice Shelf was determined using a best-fit line derived from spatial data, which is crucial for contextualizing the ssNa concentrations. The average ssNa concentrations are reported in micrograms per kilogram (µg kg) across different time periods measured in thousands of years (ka).
Additionally, Extended Data Figure 6 presents plots utilized to estimate the cut-bubble correction for total air content (TAC) at varying depths. The plots illustrate the relationship between measured air content (in mL kg⁻¹) on the y-axis and the surface-to-volume ratio (S/V, in cm⁻¹) on the x-axis. The methods section provides further details on how these plots were employed to refine the accuracy of the TAC measurements.
Discussion
The Skytrain Ice Rise (SIR) is an independent ice cap located at the landward margin of the Ronne Ice Shelf, distinct from the West Antarctic Ice Sheet (WAIS). Evidence suggests that SIR has remained independent throughout the last glacial cycle due to its geographical isolation by the Ellsworth Mountains and surrounding deep bathymetry. Ice core analysis from SIR indicates a stratigraphic record from the Last Interglacial (LIG) period, revealing a lower concentration of sea salt sodium (Na) than present, suggesting that the Ronne Ice Shelf was likely more extensive during the early LIG (126-120 ka BP) than it is today. This finding implies that the ice shelf remained intact during this period, contradicting the notion of significant ice growth under warm conditions.
The water isotope data from SIR indicates that changes in δ¹⁸O values during the LIG were influenced by local elevation changes and broader climatic shifts, possibly linked to the loss of WAIS. The isotopic signal suggests that while some ice loss occurred, it was not as extensive as predicted by models of complete WAIS collapse. The results indicate that the Ronne Ice Shelf’s survival during the LIG weakens projections of extreme WAIS loss by 2200, as previously suggested by models that incorporate significant sub-ice shelf ocean warming. Overall, the findings from SIR provide critical insights into the dynamics of Antarctic ice during the LIG and highlight the need for further research to refine our understanding of past and future ice sheet behavior.