AntarcticGlaciers.org

Mikä on jäähylly? | Jäähyllyjen sortuminen | Jäähyllyjen sortumismekanismit | Jäähyllyjen tukeminen | Viitteet | Kommentit

Mikä on jäähylly?

Larsenin jäähylly vuonna 2004

Jäähyllyt ovat uivia jään kielekkeitä, jotka ulottuvat maalle jääneistä jäätiköistä. Lumi sataa jäätiköille, jotka virtaavat painovoiman vaikutuksesta alavirtaan. Jäähyllyt ovat yleisiä Etelämantereella, ja suurimmat niistä ovat Ronne-Filchnerin, Rossin ja McMurdon jäähyllyt.

Jäähyllyt ympäröivät 75 % Etelämantereen rannikosta, ja niiden pinta-ala on yli 1,561 miljoonaa neliökilometriä (samankokoinen kuin Grönlannin jääpeite). Jäähyllyt saavat massaa jäästä, joka virtaa niihin sisämaan jäätiköiltä, lumen kertymisestä ja merijään (meriveden) jäätymisestä niiden alapuolelle. Ne menettävät massaa jäävuorten kalvaantumisen ja niiden ulkoreunoilla tapahtuvan pohjan sulamisen sekä niiden pinnalla tapahtuvan sublimoitumisen ja tuulen aiheuttaman ajelehtimisen vuoksi. Jäähyllyt ovat tärkeitä, koska ne vaikuttavat Etelämantereen jääpeitteen vakauteen ja jääpeitteen massatasapainoon, ja ne ovat tärkeitä valtamerten kerrostumiselle ja pohjaveden muodostumiselle; tämä edistää maailman termohaliinista kiertoa. Jäähyllyjen alta sulaminen on yksi tärkeimmistä tavoista, joilla Etelämantereen jäähylly menettää massaansa.

Alla olevassa satelliittikuvassa Prinssi Gustavin jäähyllystä näkyy, että jäähyllyt näyttävät hyvin tasaisilta. Itse asiassa jään kellumisen alkamispaikan voi yleensä erottaa jyrkästä rinteen katkeamisesta pohjalinjan kohdalla. Jäähyllyt koostuvat siis jäästä, joka on peräisin maalla sataneesta lumesta, mutta niihin kertyy myös meren jäätä alhaalta. Jäähyllyt eroavat siten merijäästä, joka muodostuu yksinomaan meriveden jäätymisestä. Alla on esimerkki pohjoisesta Etelämantereen niemimaasta. Prinssi Gustavin jäähylly sijaitsi Trinityn niemimaan ja James Rossin saaren välissä. Se romahti vuonna 1995. Jäähyllyssä näkyy jäätikön rakenteita, jotka viittaavat siihen, että se virtaa ulos sivujäätiköistään. Jäähyllyllä näkyy myös runsaasti sulamisaltaita.

Kaaviopiirros jäähyllyyn virtaavasta jäätiköstä, jossa näkyy pohjakosketuslinja ja kalvaantuminen jäähyllyn reunalla olevalla jääkalliolla. Prinssi Gustavin jäähyllyssä olevat jäätikön rakenteet. Landsat 4 TM -kuva vuodelta 1988. Supraglacial sulamisvesijärviä McMurdon jäähyllyllä. Luotto: Neil Glasser. Sulamisvesijärvet McMurdon jäähyllyllä

Jäähyllyt Antarktiksen ympärillä ovat kooltaan jopa 50 000 km2 ja voivat olla jopa 2000 m paksuja. Niiden etupää on usein jopa 100 m korkea. Jäähyllyt synnyttävät ajoittain suuria jäävuoria, mikä on normaali osa niiden ablaatiota. Etelämantereen ympäristössä jäähyllyt muodostuvat sinne, missä vuotuinen keskilämpötila on alle -9 °C. Lämpötilan noustessa jäähyllyt hajoavat vähitellen. Rantaviivan geometria on usein tärkeä tekijä määritettäessä, mihin jäähyllyt kehittyvät. Esimerkiksi Larsenin jäähylly on muodostunut merenlahteen.

Jäähyllyjen romahtaminen

Monet Antarktista ympäröivät jäähyllyt ovat viime aikoina romahtaneet dramaattisesti sen sijaan, että ne olisivat vetäytyneet hitaasti ja tasaisesti. Larsen A romahti vuonna 1995, ja Larsen B -jäähylly romahti tunnetusti vuonna 2002. Se on kutistunut vuoden 1963 12 000 neliökilometristä 2400 neliökilometriin vuonna 2010. Helmikuun 2002 aikana 3250 km2 menetettiin jäävuoren kalvaantumisen ja pirstoutumisen vuoksi. Alla olevassa kuvassa näkyy vuoden 2002 kuvassa jäähyllyn sininen, kirjava ulkonäkö, joka johtuu syvänsinisen jäätikön jään paljastumisesta.

Landsatin kuvat, joissa näkyy Larsenin jäähyllyn romahtaminen. Huomaa sininen pilkullinen ulkonäkö vuonna 2002, joka johtuu syvänsinisen jään paljastumisesta.

Monet jäähyllyt ovat nyt romahtaneet Antarktiksen niemimaan ympärillä (taulukko 1). Niiden romahtaminen on mahdollistanut hyllyn alapuolisten sedimenttien ydintämisen sen tutkimiseksi, ovatko nämä romahdukset osa normaalia jäähyllyjen käyttäytymistä. Näyttää siltä, että pohjoisempana sijaitsevat jäähyllyt, kuten Prinssi Gustavin jäähylly, ovat tosiaankin aiemmin romahtaneet, minkä seurauksena Prinssi Gustavin kanaalissa asui avoimen meren eliöitä lyhyen ajanjakson ajan 5000 vuotta sitten. Etelämpänä sijaitseva Larsen B -jäähylly näyttää kuitenkin pysyneen paikallaan koko holoseenin ajan. Tämä viittaa siihen, että tietyt kynnysarvot on ylitetty, ja ympäristömuutokset koko Etelämantereen niemimaalla ylittävät nyt kaikki aiemmat muutokset.

Alhaalla olevalla videolla näet animaation Larsenin jäähyllyjen romahtamisesta Modis-kuvista:

Taulukko 1. Jäähyllyjen romahtaminen. Jäähyllyn romahduksen päivämäärät

.

Jäähyllyjen romahtamisen mekanismit

On useita syitä, miksi jäähyllyt hajoavat nopeasti sen sijaan, että ne kutistuisivat hitaasti ja tasaisesti. Jäähyllyt romahtavat vastauksena pitkäaikaisiin ympäristömuutoksiin, jotka aiheuttavat jatkuvaa ohenemista ja kutistumista. Kun tietyt raja-arvot ylittyvät, jäähyllyjen katastrofaalinen hajoaminen alkaa jäävuoren kalvaamisen seurauksena. Ennen romahtamista jäähyllyt kokevat ensin pitkäaikaisen ohenemisen ja pohjan sulamisen, mikä tekee niistä haavoittuvia. Sulamisveden lammikoituminen pinnalle sekä vuorovesien aiheuttama taipuminen ja laattojen taipuminen vaikuttavat sitten kaikki osaltaan nopeisiin kalvotustapahtumiin ja jäähyllyn hajoamiseen.

Pitkäkestoinen oheneminen ja pohjan sulaminen

Antarktisen jäähyllyn paksuuden muutokset. Huomaa Pine Island Glacier -jäähyllyn nopea oheneminen Länsi-Antarktiksella. Lähteestä Pritchard et al., 2012, Nature. Reprinted by permission by Macmillan Publishers Ltd: Nature
(Pritchard et al. 2012), copyright (2012).

Pitkäkestoinen oheneminen, joka johtuu pinnan ja pohjan sulamisesta, edeltää jäähyllyn romahtamista. Sivujäätiköiden negatiiviset massataseet voivat johtaa jäätiköiden ja jäähyllyjen ohenemiseen. Suurimmat ohenemisnopeudet ovat siellä, missä suhteellisen lämpimät merivirrat pääsevät syvien kaukaloiden kautta jäähyllyjen pohjaan. Jäähyllyjen rakenteella näyttää olevan merkitystä, sillä sivujäätiköiden väliset ompeleet aiheuttavat heikompia ja ohuempia jääalueita, jotka ovat alttiita repeämille.

Tuore analyysi Etelämantereen jäähyllyistä on osoittanut, että perusjään sulamisnopeus on noin 1325 ± 235 gigatonnia vuodessa, minkä lisäksi jäätiköiden kalvaantumisvirta on 1089 ± 139 gigatonnia vuodessa. Jäähyllyjen sulaminen on siis yksi suurimmista Ablaatioprosesseista Etelämantereella. Tämä massiivinen pohjan sulaminen ei kuitenkaan jakaudu tasaisesti kaikille jäähyllyille; massiiviset Ronnen, Filchnerin ja Rossin jäähyllyt kattavat kaksi kolmasosaa koko jäähyllypinta-alasta, mutta niiden osuus nettosulamisesta on vain 15 prosenttia. Sen sijaan suurimmat sulamismäärät esiintyvät Etelämantereen niemimaan ja Länsi-Antarktiksen ympäristössä, George VI -jäähyllyn pohjoispäästä Getzin jäähyllyn länsipäähän. Myös nämä jäähyllyt ohenevat nopeasti. Hitaasti liikkuvilla jäähyllyillä (esim. George VI, Abbot, Wilkins) lähes kaikki alkuperäinen maajää on sulanut pois muutaman kilometrin etäisyydellä perusviivasta. Puolet tuotetusta sulamisvedestä tulee siis vain kymmeneltä pieneltä, lämpimän onkalon muodostamalta jäähyllyltä Etelämantereen Kaakkois-Tyynenmeren reunalla, ja nämä kymmenen jäähyllyä kattavat vain 8 prosenttia koko jäähyllypinta-alasta. Kaikki tämä mereen vapautuva kylmä vesi vaikuttaa merkittävästi merijään muodostumiseen, mikä johtaa merijään keskittymisnopeuden kasvuun Etelämantereella.

Läntisen Etelämantereella sijaitsevan Pine Island Glacier -jäätikön ympärillä olevien jäähyllyjen sulaminen on huolestuttavaa, koska Länsi-Antarktiksen jäähylly jääpeite on maanpinnan alapuolella. Tämän jäähyllyn romahtaminen voisi johtaa merijäätikön epävakauteen ja nopeaan maailmanlaajuiseen merenpinnan nousuun.

Landsat Image Mosaic of Antarctica (LIMA), josta näkyy keskeisten jäähyllyjen sijainti.

Pinnan sulaminen ja lammikoituminen

Nousseet ilmakehän lämpötilat johtavat pinnan sulamiseen ja lammikoitumiseen jään pinnalla. Katastrofaaliset jäähyllyjen romahdukset tapahtuvat yleensä suhteellisen lämpimän kesäkauden jälkeen, jolloin pinnan sulaminen lisääntyy. Jäähyllyjen hajoamisen vuodenaikaisvaihtelun ja jäähyllyjen romahtamisen maantieteellisen jakauman perusteella, joka on lähellä etelään etenevää -9 °C:n isotermiä, näyttää siltä, että pinnan lammikoituminen on välttämätöntä jäähyllyjen romahtamiselle. Tämä sulamisvesi sulaa alaspäin jäähyllyyn aiheuttaen murtumia ja johtaen jäävuorten nopeaan kalvoitumiseen. Lisääntynyt pinnan sulamisvesi johtaa myös lumen kyllästymiseen, jolloin railot täyttyvät vedellä ja hydrostaattinen paine kasvaa. Myös suolaveden tunkeutuminen voi aiheuttaa halkeamien ylisyvenemistä.

Levyn taipuminen ja vuorovesien aiheuttama taipuminen

Mutta sulamisvesien lammikoituminen ei yksinään selitä jäähyllyn nopeaa pirstoutumista. Meidän on vedottava kolmanteen prosessiin. Jäähyllyn etureunan taipuminen vuorovesien aiheuttaman taipumisen seurauksena voi aiheuttaa pienten halkeamien muodostumisen jäärintaman suuntaisesti. Edellä mainittujen olosuhteiden vallitessa (oheneminen ja runsas pintavesi) kynnysarvo voi ylittyä, mikä aiheuttaa jäähyllyn nopean hajoamisen.

Kun jäävuoria muodostuu edellä mainittujen mekanismien kautta, jäärintamalle muodostuu pitkiä, ohuita jäävuoria. Nämä jäävuoret kaatuvat, koska ne ovat ohuempia kuin ne ovat syviä. Jäävuoren kaatuminen vapauttaa painovoimapotentiaalienergiaa ja lisää vetojännitystä jäähyllyssä. Tämä voi johtaa pirstoutumisen, kaatumisen ja jäävuoren hajoamisen kaskadiin.

Jäähyllyn tukeminen

Jäätikön ja jäähyllyn vuorovaikutukset: Vakaassa jäätikön ja jäähyllyn välisessä järjestelmässä jäätikön alamäkeen suuntautuva liike kompensoituu hyllyn etupuolella olevan veden kelluntavoimalla. Lämpimät lämpötilat horjuttavat tätä järjestelmää voitelemalla jäätikön pohjaa ja luomalla sulalammikoita, jotka lopulta leikkaavat hyllyä. Kun jäähylly vetäytyy perusviivalle, jäätikön virtausta aiemmin kompensoinut kelluntavoima muuttuu merkityksettömäksi, ja jäätikkö kiihtyy matkallaan kohti merta. Alkuperäinen kuva: Ted Scambos ja Michon Scott, National Snow and Ice Data Center.

Jäähyllyt eivät suoraan vaikuta maailmanlaajuiseen merenpinnan nousuun. Tämä johtuu siitä, että ne kelluvat, joten niiden sulaminen ei johda merenpinnan nousuun. Voit tarkistaa tämän laittamalla muutaman jääkuution lasiin ja tarkistamalla vedenpinnan. Nouseeko vesi, kun ”jäävuoret” sulavat?

Jäähyllyillä on kuitenkin erittäin tärkeä rooli niiden sivujoukkojen jäätiköiden ”tukemisessa”. Jäähyllyihin syöttäviä jäätiköitä pidättelee niiden edessä oleva jäähylly. Jopa pienilläkin jäähyllyillä on tärkeä rooli niihin laskevien jäävirtojen virtausten säätelyssä. Tämä on havaittu useissa tapauksissa, erityisesti Larsenin jäähyllyn ja Prince Gustavin jäähyllyn romahtamisen jälkeen. Yllä olevassa Landsat-kuvassa Prinssi Gustavin jäähyllystä näkyy jäätikön nopea vetäytyminen vuodesta 1988 vuoteen 2009.

Jäätiköiden ohentuessa, kiihtyessä ja vetäytyessä jäähyllyjen romahtamisen seurauksena enemmän jäätä kulkeutuu suoraan valtameriin, mikä vaikuttaa suoraan merenpinnan nousuun. Jäähyllyjen romahtamisesta johtuva merenpinnan nousu on toistaiseksi vähäistä, mutta joidenkin suurten Etelämantereen jäätiköiden ympärillä olevat suuret jäähyllyt voivat olla vaarassa, ja niiden romahtaminen johtaisi merkittävään merenpinnan nousuun. Katso lisätietoja kohdasta Marine Ice Sheet Instability (merijäätikön epävakaus).

Lisälukemista

• Meren jäähyllyjen epävakaus
• George VI -jäähylly
• Jäähyllyt: Merenpinnan nousu
• Jäätikön taantuma Patagonian alueella
• Jäätikön taantuma Etelämantereen niemimaalla
• Jäätiköt ja ilmasto
• Jäätiköt ja ilmasto change
• Antarktiksen osuus maailmanlaajuiseen merenpinnan nousuun
• The growing rift on Larsen C Ice Shelf

Go to top or jump to Marine Ice Sheet Instability.

Mene alkuun tai hyppää sivulle Marine Ice Sheet Instability.