อธิบายการละลายของน้ำแข็งที่สำคัญที่สุดบนโลก

อนาคตของการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลกำลังถูกเขียนขึ้นภายใต้ทวีปแอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์

มวลน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดในโลกมีน้ำมากจนทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นทั่วโลกเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ดาวเทียมสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงเหล่านี้จากอวกาศ

แต่การวิจัยใหม่พบว่าการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งที่สุดบางอย่างของน้ำแข็งของโลกนั้นส่วนใหญ่มองไม่เห็นเพราะพวกมันเกิดขึ้นลึกใต้พื้นผิว ชั้นวางน้ำแข็งและน้ำแข็งบนพื้นดินบางลงจากด้านล่าง และเกิดขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้มาก

น้ำแข็งนั้นเรียบง่ายและซับซ้อนเป็นพิเศษในคราวเดียว มันก็แค่น้ำแช่แข็ง แต่เมื่อมันรวมตัวกันเป็นแผ่นหนาหลายไมล์ใกล้กับขั้วของดาวเคราะห์ มันจะกลายเป็นแรงทางธรณีวิทยาที่สามารถเคลื่อนภูเขาและปรับรูปร่างของดาวเคราะห์ได้

น้ำแข็งที่มีน้ำหนักมากกดลงบนพื้นดินและกัดเซาะเป็นพันปีขณะที่น้ำแข็งเลื่อนไหล น้ำแข็งถือน้ำจืดมากกว่าสามในสี่ของโลก

และเมื่อมันละลายก็สามารถคุกคามชีวิตและความเป็นอยู่ของผู้คนหลายพันล้านคน มากกว่าหนึ่งในสามของมนุษยชาติอาศัยอยู่ภายใน60 ไมล์ (100 กิโลเมตร) จากแนวชายฝั่ง ในขณะที่อุณหภูมิเฉลี่ยสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง มหาสมุทรก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

อุณหภูมิที่อุ่นขึ้นจะทำให้น้ำแข็งแข็งกลายเป็นน้ำของเหลวที่ไหลลงสู่ทะเล มหาสมุทรเองก็ร้อนขึ้นเช่นกันทำให้น้ำขยายตัว ปัจจัยเหล่านี้ร่วมกันผลักดันระดับน้ำให้สูงขึ้น National Oceanic and Atmospheric Administration รายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่า 30 ปีข้างหน้าอาจทำให้ทะเลสูงขึ้นในบริเวณชายฝั่งของสหรัฐอเมริกาได้มากเท่ากับที่พวกเขาทำในศตวรรษที่ผ่านมา – ประมาณ 10 ถึง 12 นิ้ว (25 ถึง 30 ซม.)

“ภายในปี 2050 น้ำท่วมปานกลาง—— ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะก่อกวนและสร้างความเสียหายจากสภาพอากาศ ระดับน้ำทะเล และมาตรฐานโครงสร้างพื้นฐานในปัจจุบัน—— คาดว่าจะเกิดขึ้นบ่อยกว่า 10 เท่าของวันนี้” นิโคล เลอเบิฟ ผู้อำนวยการบริการมหาสมุทรแห่งชาติของ NOAA กล่าว ในการแถลงข่าว “ตัวเลขเหล่านี้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงจากงานเดียวทุกๆ 2-5 ปีเป็นหลายงานในแต่ละปีในบางสถานที่”

แม้จะมีผลกระทบมหาศาลจากการละลายของน้ำแข็งขั้วโลก แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากที่ยังไม่ทราบ รวมทั้งกลไกเบื้องหลัง ที่อาจจุดเปลี่ยน และผลกระเพื่อมไปทั่วโลก แต่การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ได้นำพื้นที่ที่ยากต่อการศึกษาที่สุดแห่งมาสู่จุดโฟกัสที่คมชัดยิ่งขึ้น นั่นคือ สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาตนเองได้ การค้นพบของพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงจำนวนมหาสมุทรที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นในทศวรรษหน้า

มีอะไรซ่อนอยู่ใต้น้ำแข็ง

น้ำแข็งมีสองประเภทหลักที่สร้างระดับน้ำทะเล ประการแรกคือน้ำแข็งทะเลซึ่งมาจากน้ำทะเลที่แข็งตัว มันประกอบขึ้นเป็นน้ำแข็งส่วนใหญ่ที่ขั้วโลกเหนือ เมื่อก่อตัวขึ้น มันจะเปลี่ยนความเค็มของน้ำทะเลและช่วยสร้างกระแสน้ำในมหาสมุทรอันทรงพลัง

การละลายของน้ำแข็งในทะเลไม่ได้เปลี่ยนปริมาณน้ำโดยรวมในมหาสมุทร เช่นเดียวกับที่น้ำแข็งที่ละลายแล้วไม่ได้เปลี่ยนระดับน้ำในแก้วน้ำ แต่น้ำแข็งในทะเลมีแนวโน้มที่จะสะท้อนแสงอาทิตย์ ในขณะที่มหาสมุทรที่มืดกว่ามีแนวโน้มที่จะดูดซับความร้อน ที่เร่งความร้อนขึ้นและขับน้ำแข็งละลายมากขึ้นในวงจรตอบรับ ที่ น่า เป็นห่วง อุณหภูมิที่อุ่นขึ้นยังส่งผลต่อการขยายตัวทางความร้อนของน้ำซึ่งจะทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น

น้ำแข็งชนิดที่สองคือน้ำแข็งบนบก ซึ่งก่อตัวเป็นแผ่นๆ เป็นเวลาหลายพันปีจากหิมะที่อัดแน่น ในทวีปแอนตาร์กติกา แผ่นน้ำแข็งหนาโดยเฉลี่ย 2.4 ไมล์ (2.4 กม.) โดยเฉลี่ยถึง 3 ไมล์ (5 กม.) ในบางพื้นที่ แผ่นน้ำแข็งของกรีนแลนด์มีความหนาเฉลี่ยหนึ่งไมล์ เมื่อน้ำแข็งบนบกเริ่มโผล่เหนือมหาสมุทร มันจะสร้างชั้นน้ำแข็ง ที่ลอย อยู่

ชั้นน้ำแข็งส่วนใหญ่ของโลกอยู่ในทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งมีพื้นที่มากกว่าหนึ่งล้านตารางกิโลเมตร หรือ 386,000 ตารางไมล์ พวกมันทำหน้าที่เป็นตัวค้ำยัน ชะลอธารน้ำแข็งที่อาจไหลลงสู่มหาสมุทรได้เร็วกว่า แต่เมื่อพวกมันบางลงหรือแตกออกจากกัน ธารน้ำแข็งจะไหลลงสู่มหาสมุทรในอัตราที่เร็วขึ้น ทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น

การสูญเสียน้ำแข็งได้เร่งตัวขึ้นในทวีปแอนตาร์กติกาในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทุก ๆ 40 ชั่วโมง แอนตาร์กติกาสูญเสียน้ำแข็ง 1 พันล้านเมตริกตัน จากการศึกษาในปี 2018 และอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของการสูญเสียนั้นมาจากชั้นน้ำแข็ง

ที่เกี่ยวข้อง

แอนตาร์กติกาสูญเสียน้ำแข็ง 2.71 ล้านล้านตัน นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน

การสูญเสียจำนวนมากเหล่านี้เกิดขึ้นในสถานที่ที่ยากต่อการตรวจสอบ “มันเป็นโลกที่ซ่อนอยู่” Robert Larterนักธรณีฟิสิกส์จาก British Antarctic Survey กล่าว “เราสามารถเห็นได้จากดาวเทียมว่าน้ำแข็งบางลงค่อนข้างมากในบางพื้นที่ แต่มันเกิดขึ้นจากด้านล่างขึ้นบน แทนที่จะเป็นพื้นผิวด้านล่าง”

นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาวิธีการใหม่ๆ ในการทำความเข้าใจชั้นน้ำแข็งที่สำคัญเหล่านี้ให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น Larter เขียนในคำอธิบายล่าสุดในวารสารGeophysical Research Letters กุญแจสำคัญคือการวัดการหลอมเหลวที่เกิดขึ้นด้านล่างแทนที่จะเป็นด้านบน ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการหลอมละลายพื้นฐาน

อากาศที่หนาวเย็นเหนือขั้วโลกใต้มักจะทำให้น้ำแข็งแข็งจากด้านบนและรอบๆ ขอบของมัน แต่น่านน้ำลึกของแอนตาร์กติกไม่ได้เย็นจัดนัก “ที่ความลึกของมหาสมุทรใต้ มีพลังงานความร้อนมหาศาลอยู่ต่ำกว่าไม่กี่ร้อยเมตร” ลาร์เตอร์กล่าว น้ำอุ่นที่สามารถสัมผัสกับด้านล่างของชั้นวางน้ำแข็งทำให้ละลายได้

“อบอุ่น” ตามมาตรฐานของทวีปแอนตาร์กติกหมายถึง “เกือบเหนือจุดเยือกแข็ง” แต่ก็เพียงพอสำหรับชั้นน้ำแข็งบางๆ “นั่นคือสิ่งที่เป็นตัวขับเคลื่อนของการสูญเสียน้ำแข็งร้ายแรงส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในทวีปแอนตาร์กติกาในขณะนี้” ลาร์เตอร์กล่าว

การละลายของฐานที่เข้มข้นที่สุดบางส่วนกำลังเกิดขึ้นที่ชั้นน้ำแข็งรอบธารน้ำแข็งทเวตส์และธารน้ำแข็งเกาะไพน์ในแอนตาร์กติกาตะวันตก เป็นเวลา 60 ปีที่แนวน้ำแข็งรอบๆ ธารน้ำแข็งเกาะไพน์ได้หยุดนิ่ง แต่ระหว่างปี 2015 ถึง 2020 ภูมิภาคทางเหนือของน้ำแข็งได้ถอยห่างออกไปกว่า 30 กิโลเมตรอย่างกะทันหัน เป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งไม่ได้ช้าและคงที่เสมอไป แต่อาจเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน

นักวิทยาศาสตร์กำลังตรวจสอบความลึกของการละลายของชั้นน้ำแข็งในหลายวิธี พวกเขากำลังเจาะรูผ่านชั้นวางน้ำแข็ง และลดอุปกรณ์และหุ่นยนต์ลงด้านล่าง เป็นต้น

แต่นักวิจัยยังพบว่าการละลายใต้ชั้นน้ำแข็งสามารถทิ้งร่องรอยไว้ด้านบนได้ ชั้นวางน้ำแข็งมักจะมีพื้นผิวเรียบ แต่จะหยาบกว่าเมื่อละลายจากด้านล่างตามการศึกษาในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์เมื่อปีที่แล้ว การวัดความหยาบผิวของชั้นวางน้ำแข็งอาจกลายเป็นวิธีง่ายๆ ในการวัดปริมาณการหลอมละลายพื้นฐานที่อยู่ด้านล่างสุด ความหยาบอาจเป็นสัญญาณเตือนล่วงหน้าของการแตกหักที่ไม่เสถียรในน้ำแข็งที่อาจนำไปสู่การยุบตัว

อากาศเปลี่ยนแปลงบีบแผ่นน้ำแข็งของกรีนแลนด์จากด้านบนและด้านล่าง

กรีนแลนด์เป็นบ้านของแผ่นน้ำแข็งที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลก โดยคิดเป็น 8 เปอร์เซ็นต์ของน้ำแข็งทั่วโลก และน้ำแข็งก็ละลายเร็วขึ้นเช่นกัน แต่การสูญเสียน้ำแข็งของกรีนแลนด์นั้นแตกต่างจากของแอนตาร์กติกาอย่างมาก

หนึ่งคือน้ำแข็งเกือบทั้งหมดของกรีนแลนด์อยู่บนบก โดยมีบางส่วนลอยอยู่บนน้ำ อากาศเหนือเกาะกรีนแลนด์ก็อุ่นขึ้นเช่นกัน ดังนั้นการละลายที่พื้นผิวของแผ่นน้ำแข็งจึงเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของการสูญเสียน้ำแข็งมากกว่าที่ขั้วโลกใต้ อันที่จริง ในช่วงฤดูร้อน ทะเลสาบและลำธารที่หลอมละลายหลายพันแห่งก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นน้ำแข็ง

“แผ่นน้ำแข็งละลายอย่างรวดเร็วบนพื้นผิว และนั่นคือสิ่งที่เราไม่เห็นในแอนตาร์กติกา” พอล คริสตอฟเฟอร์เซน นักธรณีวิทยาจากสถาบันวิจัยสกอตต์ โพลาร์ แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ กล่าว

น้ำไม่อยู่ด้านบน มันไหลผ่านรอยแตกและรอยแยกในน้ำแข็ง ตกลงไปมากกว่าหนึ่งไมล์ในบางสถานที่ไปยังพื้นหินด้านล่าง ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciencesในสัปดาห์นี้Christoffersen และเพื่อนร่วมงานของเขาเปิดเผยว่าสิ่งนี้กำลังละลายแผ่นน้ำแข็งของกรีนแลนด์จากด้านล่าง

เช่นเดียวกับน้ำที่ไหลผ่านเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำ น้ำที่ละลายแล้วที่ตกลงมาจะมีพลังงานจลน์จำนวนมหาศาล พลังงานนั้นทำให้น้ำอุ่นขณะแอ่งอยู่ใต้แผ่นน้ำแข็ง สิ่งนี้จะกระตุ้นการหลอมพื้นฐาน “อัตราการหลอมเหลวนั้นน่าประหลาดใจจริงๆ” คริสตอฟเฟอร์เซนกล่าว เขาประเมินอัตราการหลอมเหลวพื้นฐานสูงสุดบนแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์จะสูงกว่าประมาณการครั้งก่อน 100 เท่าซึ่งไม่รวมแหล่งความร้อนนี้

น้ำที่ประกบระหว่างพื้นและแผ่นน้ำแข็งยังทำหน้าที่เป็นสารหล่อลื่น ทำให้แผ่นน้ำแข็งเลื่อนไปยังมหาสมุทรได้ง่ายขึ้น แต่เนื่องจากน้ำนี้ถูกซ่อนจากการมองเห็น นักวิจัยจึงมีเพียงภาพที่ไม่ชัดของสิ่งที่เกิดขึ้น “เราไม่ค่อยรู้เรื่องระบบเหล่านี้มากนัก” Christoffersen กล่าว “พวกมันเป็นแม่น้ำสายใหญ่หรือลำธารเล็ก ๆ นับไม่ถ้วน หรือแม้แต่หนังเล็ก ๆ ?”

นักวิจัยคาดการณ์ว่าปัจจัยเหล่านี้จะช่วยเพิ่มอัตราการหลอมรวมของกรีนแลนด์ได้ถึง 8 เปอร์เซ็นต์ “ฟังดูไม่ค่อยเหมือนมาก แต่ใครก็ตาม [ที่เคย] จำนองที่ 8 เปอร์เซ็นต์ พวกเขารู้ว่ามันเจ็บปวดมาก” คริสตอฟเฟอร์เซนกล่าว นั่นหมายความว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การมีส่วนร่วมของกรีนแลนด์ในการเพิ่มระดับน้ำทะเลทั่วโลกอาจมากกว่าที่เคยคิดไว้

ยังมีความลึกลับอีกมากมายที่ถูกขังอยู่ในน้ำแข็ง

การค้นพบล่าสุดเหล่านี้ยืนยันเพิ่มเติมว่าห้องเยือกแข็งของโลก – พื้นที่แช่แข็ง – กำลังมีปัญหา มีกองกำลังในที่ทำงานซึ่งนักวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มชื่นชม

ที่เกี่ยวข้อง

น้ำแข็งที่เราสูญเสียไปกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในทศวรรษที่ผ่านมานี้ แสดงให้เห็นเป็นภาพ

ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการละลายของน้ำแข็งช่วยให้เราจินตนาการถึงอนาคตและเตรียมพร้อมสำหรับสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้น อาจช่วยให้ผู้คนตัดสินใจว่าจะปรับตัวให้เข้ากับทะเลที่สูงขึ้นหรือไม่ เช่น กำแพงทะเลและอาคารยกระดับ หรือหนีออกจากพื้นที่ชายฝั่งทั้งหมด แต่นักวิจัยเตือนว่ายังมีอีกมากให้ศึกษา และน้ำแข็งอาจข้ามธรณีประตูที่ไม่หวนกลับ

ตัวอย่างเช่น ชั้นน้ำแข็งที่บางลงในแอนตาร์กติกาตะวันตกอาจเข้าสู่วัฏจักรของการล่มสลาย พวกมันอาจสูญเสียมวลมากพอที่พวกมันจะแตกสลาย และธารน้ำแข็งที่พวกมันเก็บไว้บนบกจะไหลลงสู่มหาสมุทรได้เร็วกว่ามาก

“มีสถานการณ์เชิงทฤษฎีที่สามารถหลบหนีได้” ลาร์เตอร์กล่าว “เมื่อเริ่มแล้ว จะหยุดยาก” จุด เปลี่ยนที่เป็นไปได้ เหล่านี้เป็นความไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดบางประการสำหรับการคาดการณ์ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังปี 2050

ความไม่แน่นอนที่สำคัญอื่นๆ – และแหล่งความหวังที่อาจเกิดขึ้น – คือสิ่งที่มนุษย์จะทำเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เมื่อต้องเผชิญกับน้ำแข็งที่สูญเสียไปแล้วและการคุกคามที่เพิ่มขึ้นของทะเลที่เพิ่มสูงขึ้น ผู้คนสามารถเริ่มลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้อย่างมากพอที่จะป้องกันความเป็นไปได้ที่เลวร้ายที่สุดสำหรับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล

หรือประเทศต่างๆ สามารถดำเนินต่อไปบนเส้นทางสู่หายนะ ปล่อยให้โลกร้อนขึ้นอีก สำหรับผู้คนหลายพันล้านคนทั่วโลก อนาคตอยู่บนน้ำแข็งบางๆ

หน้าแรก