Bagaimana lautan mencair di Antartika? Kami mulai mencari tahu

Ukuran Daerah Kutub Selatan lapisan es mungkin sulit untuk dipahami. Dengan tebal rata-rata dua kilometer dan menutupi hampir dua kali luas Australia, lapisan es tersebut menampung cukup air tawar untuk menaikkan permukaan laut global sebesar 58 meter.
Hilangnya es dari data ini diperkirakan menjadi penyebab utama kenaikan permukaan air laut pada tahun 2100, namun kontribusinya masih sangat tidak pasti. Meskipun permukaan air laut diperkirakan akan naik pada abad ini, proyeksi kontribusi es Antartika bervariasi dari kenaikan 44 cm hingga penurunan 22 cm.
Ketidakpastian ini disebabkan karena proses lautan yang mengendalikan nasib lapisan bumi terjadi dalam skala yang sangat kecil dan sangat sulit untuk diukur dan dimodelkan.
Namun baru-baru ini para ilmuwan telah membuat kemajuan signifikan dalam memahami “lapisan batas es-samudera” ini. Kemajuan ini adalah subjek kita makalah ulasan baruditerbitkan hari ini di Ulasan Tahunan.
Menyusut, menipis dan mundur
Di pinggiran lapisan es Antartika, gletser mengalir ke Samudra Selatan, membentuk lapisan es terapung. Rak es ini bertindak sebagai batu kunci, menstabilkan lapisan es. Mereka juga menyusut.
Lautan mencairkan lapisan es dari bawah – sebuah proses yang dikenal sebagai “pencairan basal”. Meningkatnya pencairan basal telah menyebabkan penipisan dan menyusutnya lapisan es di beberapa wilayah, menaikkan permukaan laut global.
Itu juga memperlambat arus terdalam dalam sirkulasi global yang terbaliksistem arus laut yang mengedarkan air ke seluruh dunia.
Seperti gletser yang memberi makan mereka, lapisan es sangat besar. Namun proses lautan yang mengendalikan pencairan basal, dan nasib seluruh lapisan es Antartika, terjadi dalam skala milimeter. Peristiwa ini terjadi di lapisan tipis lautan, tepat di bawah es.
Lapisan batas antara lapisan es dan lautan sangatlah dingin, bermil-mil jauhnya dari mana pun, dan berada di bawah es yang sangat tebal, sehingga tidak mengherankan jika lapisan ini hampir tidak pernah diukur sama sekali.
Mempelajari lapisan ini dengan teknik lain seperti simulasi komputer juga merupakan tantangan besar. Hingga saat ini, pergerakan kecil di dalam lapisan batas es-samudera membuat pemodelan pencairan es yang akurat tidak dapat dilakukan.
Tantangan ganda ini telah lama menghalangi upaya untuk menjawab pertanyaan sederhana: “Bagaimana lautan mencairkan lapisan es Antartika?”
Pemodelan skala mikro
Simulasi komputer mengenai proses kelautan bukanlah hal baru.
Namun baru-baru ini simulasi lapisan batas es-samudera menjadi mungkin dilakukan, seiring dengan bertambahnya sumber daya komputasi dan biaya penggunaannya yang menyusut.
Beberapa kelompok penelitian di seluruh dunia telah menangani masalah ini, memodelkan aliran laut skala mikro yang memasok panas ke es untuk mencair.
Para peneliti mencari hubungan antara apa yang dilakukan lautan dan seberapa cepat es mencair. Sejauh ini, mereka telah mengungkapnya bukan hanya satu hubungan tetapi beberapamasing-masing menunjukkan “rezim” pencairan yang berbeda. Kondisi lautan (suhu, kandungan garam, dan kecepatan arus laut) dan bentuk es menentukan pola pencairan yang berlaku.
Bentuk lapisan es adalah kuncinya karena air lelehan lebih segar dan lebih ringan dibandingkan lautan di sekitarnya. Seperti udara panas yang terkumpul di bagian atas ruangan, air lelehan yang segar dan dingin terkumpul di cekungan di permukaan bawah lapisan es, mengisolasi es dari air laut di bawahnya dan memperlambat pencairan.
Untuk es dengan kemiringan curam, efek isolasinya jauh lebih kecil. Aliran air lelehan yang energik saat naik di bawah es yang curam menyebabkan pencampuran dengan air laut yang lebih hangat. Hal ini meningkatkan pencairan.
Arus laut yang deras juga mempunyai efek serupa, karena arus tersebut memindahkan panas ke es.
Robot yang dilengkapi sonar
Baru-baru ini, robot laut juga kendaraan bawah air otonom Dan probe tertambat dikerahkan dengan mengebor estelah memberikan data dalam jumlah yang belum pernah terjadi sebelumnya mengenai lingkungan di bawah lapisan es.
Dengan menggunakan sonar dan kamera, robot-robot ini telah mengungkap “pemandangan es” yang aneh dan menakjubkan di bagian bawah lapisan es.
Bentang es ini terbuat dari banyak fitur es yang berbeda, mulai dari ukuran sentimeter hingga kilometer. Beberapa di antaranya, seperti celah dengan sisi curam, terbentuk akibat retakan es. Lainnya, seperti cekungan berlesung pipit di es (sering disebut “kerang”), “teras” seperti tangga, “sendok” berbentuk kerang, dan saluran dasar yang lebih besar, diperkirakan terbentuk oleh proses pencairan.
Pengetahuan baru kami tentang peleburan melalui simulasi komputer dan robot menjelaskan fitur-fitur ini dan bagaimana mereka terbentuk. Keberadaan rezim pencairan membantu menjelaskan evolusi teras bersisi curam, atau mengapa fitur berbeda muncul di bagian berbeda pada lapisan es.
Misalnya, di bagian timur lapisan es Dotson yang hangat dan tenang di Antartika barat, sebuah robot otonom mengamati teras dasar. Di sebelah barat Dotson – yang mengalami arus dingin dan deras – ditemukan sendok besar berbentuk kerang.
Ketidakpastian masih ada
Bagaimana tepatnya bentuk beberapa fitur ini masih belum diketahui.
Simulasi baru yang memungkinkan batas es-air bergerak seiring waktu menunjukkan perilaku pencairan es yang “memahat sendiri”. Hal ini mirip dengan bagaimana bukit pasir terbentuk dan bergerak di gurun.
Namun, model komputer baru diperlukan untuk mensimulasikan pembentukan dan evolusi seluruh bentangan es.
Beberapa kemajuan terkini yang disoroti di sini membantu mengurangi ketidakpastian dalam pemahaman kita mengenai kontribusi lapisan es Antartika terhadap kenaikan permukaan laut global.
Namun, menggabungkan pemahaman baru kita tentang pencairan basal, dan dinamika bentangan es yang terbentuk, ke dalam model iklim dan lapisan es masih menghadirkan tantangan besar.
Mengatasi tantangan ini sangatlah mendesak. Representasi akurat dari pencairan dalam model iklim dan lapisan es akan mengurangi ketidakpastian yang mendalam dalam proyeksi kenaikan permukaan laut, terutama karena kondisi laut – dan pola pencairan lapisan es – bergeser ke masa depan.
Artikel yang telah diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel asli.
Kuis Antartika