Rápida desintegración y debilitamiento de las plataformas de hielo en el norte de Groenlandia
Los glaciares del norte de Groenlandia albergan suficiente hielo para elevar el nivel del mar en 2,1 m y durante mucho tiempo se los considera estables. Esta parte de Groenlandia está reforzada por las últimas plataformas de hielo que quedan en la capa de hielo. Aquí mostramos que desde 1978, las plataformas de hielo en el norte de Groenlandia han perdido más del 35% de su volumen total, y tres de ellas colapsaron por completo. Para las plataformas de hielo flotantes que quedan, observamos un aumento generalizado en las pérdidas de masa de las plataformas de hielo, que están dominadas por mayores tasas de fusión basal.
Entre 2000 y 2020, se produjo un aumento generalizado de las tasas de derretimiento basal que sigue de cerca a un aumento de la temperatura del océano. Estos glaciares están mostrando una respuesta dinámica directa a los cambios en las plataformas de hielo con el retroceso de las líneas de tierra y una mayor descarga de hielo. Estos resultados sugieren que, según las proyecciones futuras del forzamiento térmico de los océanos, las tasas de derretimiento basal seguirán aumentando o se mantendrán en niveles elevados, lo que puede tener consecuencias dramáticas para la estabilidad de los glaciares de Groenlandia.
Introducción
La capa de hielo de Groenlandia ha contribuido con el 17,3% del aumento observado del nivel del mar en el período 2006-2018 y, por lo tanto, se ha convertido en el segundo mayor contribuyente después de la expansión térmica del océano 1 , 2 , 3 . Durante los últimos cuarenta años, las pérdidas de masa de la capa de hielo han aumentado desde un nivel cercano al equilibrio hasta una tasa de pérdida de 286 ± 20 Gt/año en 2010-2018, atribuyéndose el 66 % a la dinámica de los glaciares y el 34 % al aumento del derretimiento de la superficie 4 , 5 . Estudios recientes han demostrado que la intrusión de agua cálida del Atlántico fue responsable del aumento generalizado de las tasas de desprendimiento de glaciares marinos alrededor de Groenlandia 6 , 7 . Las pérdidas de masa aumentaron más o menos simultáneamente en la parte noroeste, sureste y centrooeste de la capa de hielo durante los años 80 y 90 4 , 8 . Sin embargo, los glaciares del norte de Groenlandia no empezaron a desequilibrarse hasta después de 2000 9 , debido a cambios en la extensión flotante (plataformas de hielo) de un par de glaciares 4 , 10 , 11 . En 2018, las pérdidas de masa de estos glaciares debido a la descarga de hielo siguieron siendo moderadas en comparación con los otros sectores de la capa de hielo de Groenlandia (65,4 ± 3,3 Gt/año frente a 124 ± 3,5 Gt/año en el noroeste, 165 ± 6 Gt/año en sureste en 2018) 2 , 4 .
En general, el 25% del área de la capa de hielo se drena a través de plataformas de hielo antiguas o restantes, lo que representa un aumento del nivel del mar equivalente a 2,1 m 4 , 5 , 8 , 12 . Si los glaciares ubicados en el norte de Groenlandia pierden el refuerzo proporcionado por las plataformas de hielo, el aumento en la descarga 10 , 13 , 14 podría rivalizar con los mayores contribuyentes a la pérdida de masa de hielo de Groenlandia (por ejemplo, sureste y noroeste). Eventos como el colapso de Zachariæ Isstrøm en 2003, el gran desprendimiento de Petermann en 2012 o el adelgazamiento de la plataforma de hielo 79 N ya provocaron un aumento en las pérdidas de masa dinámica 10 , 11 , 15 , 16 . A pesar de su papel fundamental de refuerzo, hasta la fecha no existe una visión general completa de la evolución de estas plataformas de hielo, lo que dificulta nuestra capacidad para comprender los procesos que conducen a su debilitamiento y colapso, y su relación con los cambios de masa de los glaciares. Por lo tanto, es extremadamente importante definir el momento y los impulsores de los cambios históricos y actuales de las plataformas de hielo, así como la respuesta de los glaciares, para predecir mejor la contribución de Groenlandia al aumento del nivel del mar.
En este estudio, proporcionamos una visión holística y a largo plazo de la evolución de la plataforma de hielo en el norte de Groenlandia. Las ocho plataformas de hielo estudiadas son extensiones flotantes de los siguientes glaciares: Petermann (38 cm equivalente al nivel del mar - SLE), Steensby (1,4 cm), Ryder (13 cm), Ostenfeld (3,9 cm), Hagen Bræ (6,5 cm ), 79 N (60 cm), Zachariæ Isstrøm (ZI, 55 cm) y Storstrømmen/Bistrup Bræ (SB, 33 cm) (Fig. 1 ). Documentamos la evolución de las tasas de derretimiento basal, los flujos de desprendimiento, las posiciones del frente de hielo/línea de tierra (GL), el volumen, la velocidad y la descarga de la plataforma de hielo utilizando una combinación de múltiples conjuntos de datos de teledetección y resultados de un modelo climático regional (Métodos, Datos complementarios 1 ). Finalmente, utilizamos mediciones de conductividad, temperatura, profundidad (CTD) y un reanálisis de física del océano Ártico (AOPR) para comparar la evolución de las plataformas de hielo con los cambios en la temperatura del océano 6 , 17 (Métodos).
Cambios en la posición del frente de la plataforma de hielo y de la línea de puesta a tierra entre 1990 y el presente ( a – h ). La velocidad del flujo de hielo (fuente: 4 ) está codificada por colores en una escala de colores lineal y superpuesta en una versión sombreada del modelo de elevación digital de Bedmachine v3 12 ( a – h ). i Ubicación de todas las plataformas de hielo en el norte de Groenlandia con su extensión máxima durante el período de estudio. La partición se muestra como un diagrama de barras para el período 2001-2021, con el balance de masa superficial (SMB) en azul, la fusión basal en negro y el desprendimiento en verde. El presupuesto de masa total acumulado para cada plataforma de hielo se anota en el gráfico de barras en Gt (negativo para la pérdida de masa). FA/GR indica un cambio positivo en la masa de la plataforma de hielo debido al desprendimiento, que generalmente se encuentra cuando el área flotante aumenta con la retirada de la línea de puesta a tierra (GR) o el avance del frente de hielo (FA, ver Métodos). Los colores de las plataformas de hielo corresponden al porcentaje de cambio de volumen desde 1978. Las puertas de flujo de 6 se muestran como líneas punteadas de color verde claro. No hay líneas de puesta a tierra disponibles en 1997–2010.
Resultados
Cambios en la plataforma de hielo en el norte de Groenlandia
Sobre las ocho plataformas de hielo principales, las extensiones flotantes de Zachariæ Isstrøm, Ostenfeld y Hagen Brae colapsaron por completo entre 2003 y 2010 (Figs. S 1 –S 3 ) . En 2003, el 80% de la sección flotante de Ostenfeld colapsó, lo que se tradujo en una pérdida de volumen de 27 ± 2 km 3 desde 1978. Entre 2001 y 2005, la plataforma de hielo de Hagen Bræ comenzó a dislocarse en los márgenes de corte (Figs. S 2 –S 4 ), y cayó de 21,8 ± 0,6 km 3 (2005) a un promedio de 2,7 ± 0,6 km 3 en 2009-presente. La plataforma de hielo de Zachariæ Isstrøm colapsó casi por completo entre 2003 y 2012 7 , disminuyendo de 130 ± 1 km 3 a menos de 25 ± 1 km 3 (Fig. 1 ). El GL de Ostenfeld y Hagen Bræ se mantuvo estable durante todo el período, mientras que el GL de Zachariæ retrocedió 7 km en 1996-2015 10 (Fig. 1 ).
A continuación describimos cambios significativos entre las cinco plataformas de hielo restantes. Observamos un retroceso de GL para todos ellos, excepto para Steenbsy, cuya posición se mantuvo estable desde 1992 a pesar de un considerable retroceso en sus terminales. En agosto de 2014, después de una fracturación mejorada, esta plataforma de hielo se redujo a un área de 23,8 km 2 , o el 34% de su área en 2000-2013. Se informó que el retroceso del GL de Petermann fue de 7 km entre 1992 y 2021, y de 5 km en los últimos cinco años 18 . En 2020, el frente de hielo volvió a avanzar cerca de su posición anterior a 2012, lo que provocó un aumento del 35 % del área flotante en comparación con el período 2012-2020. En la plataforma de hielo Ryder, la parte occidental y oriental del GL retrocedieron 2,2 y 5,7 km respectivamente entre 1992 y 2011 (Fig. 1 ). Hasta 2020, la parte oriental continuó retrocediendo una distancia promedio de 2,6 km, para un total de 8,3 km desde 1992, que es el mayor retroceso observado (Fig. 1 ) . El retroceso del GL de Ryder aumentó el área de la plataforma de hielo de 245 km 2 en 2006 a un promedio de 280 km 2 después de 2015. En la plataforma de hielo 79 N, el GL se mantuvo estable entre 1992 y 2011, y comenzó a retroceder más tarde entre 2011 y 2016 por 2,0 kilómetros (Figura 1 ). A esto le siguió otro retroceso de 1,4 km2 en 2019-2020, para una recesión acumulada máxima de 4,2 km2 desde 1992, lo que se traduce en un aumento del 2% en la superficie en comparación con 2009-2010. En 2020, el ramal norte de 79 N se rompió por completo, lo que provocó una abrupta disminución del 5% en el área de la plataforma de hielo. El GL de Storstrømmen y Bistrup Bræ (que aumentaron en 1978 y 1988) retrocedió una distancia promedio de 3,0 y 8,0 km respectivamente entre 1996 y 2016, lo que concuerda con estudios recientes 2 (Fig. 1 ). El GL de Storstrømmen retrocedió 2,0 km aún más en 2016-2020, y ahora se encuentra a 2,8 km de su posición previa al aumento. La posición GL de Bistrup Bræ migró río arriba 0,75 km durante el mismo período de tiempo (Fig. 1 ). En consecuencia, el área de la plataforma de hielo de SB aumentó de 80,6 km 2 en 2013 a 273,8 km 2 en 2018.
Mostramos evidencia de un aumento constante en la fusión basal debajo de Petermann (Fig. 2a ). En primer lugar, las tasas de fusión basal disminuyeron de 14,1 ± 1,6 m/año en 2001-2002 a 11,8 ± 1,1 m/año en 2003-2004. De 2005 a 2016, las tasas de fusión de GL promediadas en ancho aumentaron en un 60%, a 19,0 ± 1,7 m/año en 2015-2016 (Fig. 2a ). Después de 2016, las tasas de derretimiento basal de GL se mantuvieron en tasas altas >17,0 ± 1,5 m/año en promedio en todo el ancho de la plataforma de hielo. Se observa una evolución similar para Ryder: el deshielo basal disminuyó de 47,6 ± 4,2 m/año en 2002-2003 a 38,4 ± 3,6 m/año en 2004-2008. A esto le siguió un aumento en las tasas de fusión de GL a 48,0 ± 3,5 m/año en 2014, o un 25% más (Fig. 2c ).
Si bien el mayor aumento en las tasas de fusión generalmente se observa cerca de la línea de conexión a tierra, donde el calado de la plataforma de hielo es máximo (Fig. 2a-d ), observamos para Ryder que la mayor variabilidad se mide en valores de calado de 300 a 400 m. En esta área, el derretimiento basal aumentó desde casi ningún derretimiento hasta 25 m/año entre 2002 y 2020 (Fig. 2c ). Esto también sugiere que el GL está aislado del mayor aumento en la temperatura de la columna de agua. Después de 2014, las tasas de fusión de GL se mantuvieron constantes, en un valor promedio de 47,0 ± 3,1 m/año. Para Steensby, las tasas de fusión aumentaron de 7,0 ± 4,5 m/año en 2002-2007 a un máximo de 19,7 ± 4,6 m/año en 2014 durante la ruptura. Luego, la fusión basal se mantuvo constante en 12,5 ± 2,4 m/año en 2016-2020, o casi el doble que la tasa de fusión de 2002. Las tasas de fusión de GL medidas a 79 N promediaron 21,1 ± 2,1 m/año en 2006-2011 y aumentaron. en un 37% hasta 29,0 ± 2,4 m/año en 2020 (Fig. 2 ). Espacialmente, los valores más altos de tasas de fusión se encuentran en el centro del GL, excepto en Ryder, donde las tasas de fusión son más altas en la sección este del GL. Las velocidades máximas de fusión de GL se encuentran para 79 N, donde a menudo supera los 80 m/año, y pueden alcanzar hasta más de 100 m/año de acuerdo con las mediciones in situ 19 . Durante todo el período no detectamos cambios significativos en las tasas de fusión de SB, que promedian 4,6 ± 7,0 m/año entre 2002 y 2018 (Fig. S 6 ).
La evolución de la tasa de derretimiento se proporciona como una función del calado de la plataforma de hielo promediado a lo largo del ancho de la plataforma de hielo a lo largo de la línea central ( paneles a – d 1 ), Fig. S 8 . El cambio en la tasa de derretimiento basal se representa como un diagrama de Hovmöller a lo largo de la longitud de la plataforma de hielo ( paneles a – d 2 ), donde las tasas de derretimiento basal se promedian a lo ancho. También se proporciona la tasa de fusión de la línea de conexión a tierra promediada dentro de la línea de puntos negra para todos los años, con el error representado como barras verticales ( paneles a – d 3 ). La región de promediado se eligió caso por caso para centrarse en la región de la línea de tierra, donde las tasas de fusión son las más altas. Tenga en cuenta el cambio en la barra de escala de fusión basal para cada panel.
Fuente: