Sea level rise from melting glaciers and ice sheets caused by climate warming above pre-industrial levels

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The ice sheets in Greenland and Antarctica, combined with glaciers and ice caps around the world, are contributing faster and sooner than expected to global sea level rise. Half a century of observations, physical models, and paleoclimate records suggest that sea level rise will exceed 1 meter this century, but more extreme rates of sea level rise can not be ruled out. I review the current state of knowledge on ice sheet and glacier mass balance, its driving physical mechanisms, their impacts on future sea level rise, and whether the most vulnerable sectors of Antarctica and Greenland have passed, or will soon pass, a point of no return. In several sectors of Greenland and Antarctica, I conclude that multi-meter sea level rise is inevitable, but the rate of sea level rise will depend on how urgently we keep climate warming under control and subsequently bring the climate system back toward pre-industrial levels. To reduce the uncertainties of projecting rapid rates of sea level rise in the coming century, significant research investments will be required, orders of magnitude lower than the cost of adapting to sea level rise, to obtain critical observations and develop more reliable atmosphere-ocean-ice coupled models.

Авторлар туралы

Eric Rignot

University of California, Irvine, Department Earth System Science; Jet Propulsion Laborator, Caltech; University of California, Irvine, Department Civil and Environmental Engineering

Email: erignot@uci.edu

Әдебиет тізімі

  1. Oppenheimer M. et al., Sea level rise and implications for low-lying islands, coasts and communities, IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, H-O. Portner, D. C. Roberts, V Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegria, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N. M. Weyer, 2020
  2. Cazenave A., Meyssignac B., Ablain M., Balmaseda M., Bamber J., Barletta V., “Global sea-level budget 1993-present”, Earth Syst. Sci. Data, 10:3 (2018), 1551
  3. Archer D., The Global Carbon Cycle, Princeton University Press, Princeton, NJ, 2010
  4. Deschamps P. et al., “Ice-sheet collapse and sea-level rise at the Bolling warming 14,600 years ago”, Nature, 483 (2012), 559
  5. Zwally H. J., Abdalati W., Herring T., Larson K., Saba J., Steffen K., “Surface Melt-Induced Acceleration of Greenland Ice-Sheet Flow”, Science, 297 (2002), 218
  6. Schoof C., “Ice-sheet acceleration driven by melt supply variability”, Nature, 468 (2010), 803
  7. Smith B., Fricker H. A., Gardner A. S., Medley B., Nilsson J., Paolo F. S. et al., “Pervasive ice sheet mass loss reflects competing ocean and atmosphere processes”, Science, 368 (2020), 1239
  8. Rignot E., Kanagaratnam P., “Changes in the Velocity Structure of the Greenland Ice Sheet”, Science, 311 (2006), 986
  9. Wood M. et al., “Ocean forcing drives glacier retreat in greenland”, Sci. Adv., 7 (2021), eaba7282
  10. Rignot E., Mouginot J., Scheuchl B., “Ice Flow of the Antarctic Ice Sheet”, Science, 333 (2011), 1427
  11. Larsen C., Burgess E., Arendt A. A., O'Neel S., Johnson A. J., Kienholz C., “Surface melt dominates Alaska glacier mass balance”, Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 5902
  12. Millan R., Mouginot J., Rignot E., “Mass budget of the glaciers and ice caps of the Queen Elizabeth Islands, Canada, from 1991 to 2015”, Environ. Res. Lett., 12 (2017), 024016
  13. Ciracì E., Velicogna I., Sutterley T. C., “Mass Balance of Novaya Zemlya Archipelago, Russian High Arctic, Using Time-Variable Gravity from GRACE and Altimetry Data from ICESat and CryoSat-2”, Remote Sensing, 10:11 (2018), 1817
  14. Noël B., Jakobs C., van Pelt W., Lhermitte S., Wouters B., Kohler J., “Low elevation of Svalbard glaciers drives high mass loss variability”, Nat. Commun., 11 (2020), 4597
  15. Mouginot J., Rignot E., “Ice motion of the Patagonian Icefields of South America: 1984–2014”, Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 1441
  16. Ciracì E., Velicogna I., Swenson S., “Continuity of the Mass Loss of the World's Glaciers and Ice Caps From the GRACE and GRACE Follow-On Missions”, Geophys. Res. Lett., 47 (2020), e2019GL086926
  17. Medley B., McConnell J. R., Neumann T. A., Reijmer C. H., Chellman N., Sigl M., Kipfstuhl S., “Temperature and Snowfall in Western Queen Maud Land Increasing Faster Than Climate Model Projections”, Geophys. Res. Lett., 45 (2018), 1472
  18. Rignot E., Mouginot J., Scheuchl B., “Antarctic grounding line mapping from differential satellite radar interferometry”, Geophys. Res. Lett., 38 (2011), L10504
  19. Rignot E., Casassa G., Gogineni P., Krabill W., Rivera A., Thomas R., “Accelerated ice discharge from the Antarctic Peninsula following the collapse of Larsen B ice shelf”, Geophys. Res. Lett., 31 (2004), L18401
  20. Velicogna I., Sutterley T. C., van den Broeke M. R., “Regional acceleration in ice mass loss from Greenland and Antarctica using GRACE time-variable gravity data”, Geophys. Res. Lett., 41 (2014), 8130
  21. Shepherd A., Ivins E., Rignot E., Smith B., van den Broeke M., Velicogna I. et al. (The IMBIE Team), “Mass balance of the Greenland Ice Sheet from 1992 to 2018”, Nature, 579 (2020), 233
  22. Rignot E., Mouginot J., Scheuchl B., van den Broeke M., van Wessem M. J., Morlighem M., “Four decades of Antarctic Ice Sheet mass balance from 1979-2017”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 116:4 (2019), 1095
  23. Mouginot J., Rignot E., Bjork A. A., van den Broeke M., Millan R., Morlighem M. et al., “Forty-six years of Greenland Ice Sheet mass balance from 1972 to 2018”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 116 (2019), 9239
  24. Velicogna I., “Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE”, Geophys. Res. Lett., 36 (2009), L19503
  25. Rignot E., Velicogna I., van den Broeke M. R., Monaghan A., Lenaerts J. T. M., “Acceleration of the contribution of the Greenland and Antarctic ice sheets to sea level rise”, Geophys. Res. Lett., 38 (2011), L05503
  26. He Z., Velicogna I., Ciracì E., Hsu C., Mohajerani Y., Rignot E., Mouginot J., “Four decades of observation-based sea level fingerprint of land-ice”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2021, in press
  27. van Wessem J. M. et al., “Modelling the climate and surface mass balance of polar ice sheets using RACMO2 - Part 2: Antarctica (1979-2016)”, Cryosphere, 12 (2018), 1479
  28. Velicogna I., Mohajerani Y., Landerer F., Mouginot J., Noel B., Rignot E. et al., “Continuity of Ice Sheet Mass Loss in Greenland and Antarctica From the GRACE and GRACE Follow-On Missions”, Geophys. Res. Lett., 47 (2020), e2020GL087291
  29. MacGregor J. A. et al., “The Scientific Legacy of NASA s Operation IceBridge”, Rev. Geophys., 59 (2021), e2020RG000712
  30. van de Berg W. J., van den Broeke M. R., Reijmer C. H., van Meijgaard E., “Reassessment of the Antarctic surface mass balance using calibrated output of a regional atmospheric climate model”, J. Geophys. Res. Atmos., 111 (2006), D11104
  31. Mohajerani Y., Velicogna I., Rignot E., “Evaluation of Regional Climate Models Using Regionally Optimized GRACE Mascons in the Amery and Getz Ice Shelves Basins, Antarctica”, Geophys. Res. Lett., 46 (2019), 13883
  32. Warner R. C., Budd W. K., “Modelling the long-term response of the Antarctic ice sheet to global warming”, Ann. Glaciology, 27 (1998), 161
  33. Holland D. M., Nicholls K. W., Basinski A., “The Southern Ocean and its interaction with the Antarctic Ice Sheet”, Science, 367 (2020), 1326
  34. Holland D. M., Thomas R. H., de Young B., Ribergaard M. H., Lyberth B., “Acceleration of Jakobshavn Isbrae triggered by warm subsurface ocean waters”, Nat. Geosci., 1 (2008), 659
  35. Rignot E., Fenty I., Menemenlis D., Xu Y., “Spreading of warm ocean waters around Greenland as a possible cause for glacier acceleration”, Ann. Glaciology, 53:60 (2012), 257
  36. Jacobs S. S., Jenkins A., Giulivi C. F., Dutrieux P., “Stronger ocean circulation and increased melting under Pine Island Glacier ice shelf”, Nat. Geosci., 4 (2011), 519
  37. Jacobs S. S., Hellmer H. H., Jenkins A., “Antarctic Ice Sheet melting in the southeast Pacific”, Geophys. Res. Lett., 23 (1996), 957
  38. Holland D. M., Jenkins A., “Modeling thermodynamic ice-ocean interactions at the base of an ice shelf”, J. Phys. Oceanogr., 29 (1999), 1787
  39. Rignot E., “Tidal motion, ice velocity and melt rate of Petermann Gletscher, Greenland, measured from radar interferometry”, J. Glaciology, 42:142 (1996), 476
  40. Rignot E., “Fast Recession of a West Antarctic Glacier”, Science, 281 (1998), 549
  41. Rignot E., Jacobs S. S., “Rapid Bottom Melting Widespread near Antarctic Ice Sheet Grounding Lines”, Science, 296 (2002), 2020
  42. Siegert M., Alley R. B., Rignot E., Englander J., Corell R., “Twenty-first century sea-level rise could exceed IPCC projections for strong-warming futures”, One Earth, 3 (2020), 691
  43. Spence P., Griffies S. M., England M. H., Hogg A. M., Saenko O. A., Jourdain N. C., “Rapid subsurface warming and circulation changes of Antarctic coastal waters by poleward shifting winds”, Geophys. Res. Lett., 41 (2014), 4601
  44. Abram N. J., Mulvaney R., Vimeux F., Phipps S. J., Turner J., England M. H., “Evolution of the Southern Annular Mode during the past millennium”, Nat. Clim. Change, 4 (2014), 564
  45. Thompson D. W. J., Solomon S., “Interpretation of Recent Southern Hemisphere Climate Change”, Science, 296 (2002), 895
  46. Holland P. R., Bracegirdle T. J., Dutrieux P., Jenkins A., Steig E. J., “West Antarctic ice loss influenced by internal climate variability and anthropogenic forcing”, Nat. Geosci., 12 (2019), 718
  47. Hanna E., Fettweis X., Hall R. J., “Brief communication: Recent changes in summer greenland blocking captured by none of the cmip5 models”, Cryosphere, 12 (2018), 3287
  48. Weertman J., “Stability of the Junction of an Ice Sheet and an Ice Shelf”, J. Glaciology, 13:67 (1974), 3
  49. Meier M. F., Post A., “Fast tidewater glaciers”, J. Geophys. Res., 92:B9 (1987), 9051
  50. Thomas R. H., “Force-perturbation analysis of recent thinning and acceleration of Jakobshavn Isbrae, Greenland”, J. Glaciology, 50:168 (2004), 57
  51. Thomas R. H., Bentley C. R., “A Model for Holocene Retreat of the West Antarctic Ice Sheet”, Quaternary Res., 10:2 (1978), 150
  52. Rignot E., An L., Chauche N., Morlighem M., Jeong S., Wood M. et al., “Retreat of Humboldt Gletscher, North Greenland, Driven by Undercutting From a Warmer Ocean”, Geophys. Res. Lett., 48 (2021), e2020GL091342
  53. An L., Rignot E., Wood M., Willis J. K., Mouginot J., Khan S. A., “Ocean melting of the Zachariae Isstrоm and Nioghalvfjerdsbrae Jorden glaciers, Northeast Greenland”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 118:2 (2021), e2015483118
  54. Xu Y., Rignot E., Fenty I., Menemenlis D., Flexas M. M., “Subaqueous melting of Store Glacier, west Greenland from three-dimensional, high-resolution numerical modeling and ocean observations”, Geophys. Res. Lett., 40 (2013), 4648
  55. Rignot E., Fenty I., Xu Y., Cai C., Kemp C., “Undercutting of marine-terminating glaciers in West Greenland”, Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 5909
  56. Fried M. J., Catania G. A., Bartholomaus T. C., Duncan D., Davis M., Stearns L. A. et al., “Distributed subglacial discharge drives significant submarine melt at a Greenland tidewater glacier”, Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 9328
  57. Sutherland D. A. et al., “Direct observations of submarine melt and subsurface geometry at a tidewater glacier”, Science, 365 (2019), 369
  58. Begeman C. B., Tulaczyk S., Padman L., King M., Siegfried M. R., Hodson T. O., Fricker H. A., “Tidal Pressurization of the Ocean Cavity Near an Antarctic Ice Shelf Grounding Line”, J. Geophys. Res. Oceans, 125 (2020), e2019JC015562
  59. Seroussi H. et al., “ISMIP6 Antarctica: a multi-model ensemble of the Antarctic ice sheet evolution over the 21st century”, Cryosphere, 14 (2020), 3033
  60. Goelzer H. et al., “The future sea-level contribution of the Greenland ice sheet: a multi-model ensemble study of ISMIP6”, Cryosphere, 14 (2020), 3071
  61. DeConto R. M., Pollard D., Alley R. B., Velicogna I., Gasson E., Gomez N. et al., “The Paris Climate Agreement and future sea-level rise from Antarctica”, Nature, 593 (2021), 83
  62. Slater T., Hogg A. E., Mottram R., “Ice-sheet losses track high-end sea-level rise projections”, Nat. Clim. Change, 10 (2020), 879
  63. Goyal R., Gupta A. S., Jucker M., England M. H., “Historical and Projected Changes in the Southern Hemisphere Surface Westerlies”, Geophys. Res. Lett., 48 (2021), e2020GL090849
  64. An L., Rignot E., Elieff S., Morlighem M., Millan R., Mouginot J. et al., “Bed elevation of Jakobshavn Isbrae, West Greenland, from high-resolution airborne gravity and other data”, Geophy. Res. Lett., 44:8 (2017), 3728
  65. Morlighem M., Rignot E., Binder T., Blankenship D., Drews R., Eagles G. et al., “Deep glacial troughs and stabilizing ridges unveiled beneath the margins of the Antarctic ice sheet”, Nat. Geosci., 13:2 (2020), 132
  66. Morlighem M., Williams C. N., Rignot E., An L., Arndt J. E., Bamber J. L. et al., “BedMachine v3: Complete Bed Topography and Ocean Bathymetry Mapping of Greenland From Multibeam Echo Sounding Combined With Mass Conservation”, Geophys. Res. Lett., 44:21 (2017), 11051
  67. Münchow A., Padman L., Washam P., Nicholls K. W., “The Ice Shelf of Petermann Gletscher, North Greenland, and Its Connection to the Arctic and Atlantic Oceans”, Oceanography, 29:4 (2016), 84
  68. Favier L., Durand G., Cornford S. L., Gudmundsson G. H., Gagliardini O., Gillet-Chaulet F. et al., “Retreat of Pine Island Glacier controlled by marine ice-sheet instability”, Nat. Clim. Change, 4:2 (2014), 117
  69. Joughin I., Smith B. E., Medley B., “Marine Ice Sheet Collapse Potentially Under Way for the Thwaites Glacier Basin, West Antarctica”, Science, 344 (2014), 735
  70. Rignot E., Mouginot J., Morlighem M., Seroussi H., Scheuchl B., “Widespread, rapid grounding line retreat of Pine Island, Thwaites, Smith, and Kohler glaciers, West Antarctica, from 1992 to 2011”, Geophys. Res. Lett., 41 (2014), 3502
  71. Li X., Rignot E., Morlighem M., Mouginot J., Scheuchl B., “Grounding line retreat of Totten Glacier, East Antarctica, 1996 to 2013”, Geophys. Res. Lett., 42 (2015), 8049
  72. Brancato V., Rignot E., Milillo P., Morlighem M., Mouginot J., An L., et al., “Grounding Line Retreat of Denman Glacier, East Antarctica, Measured With COSMO-SkyMed Radar Interferometry Data”, Geophys. Res. Lett., 47:7 (2020), e2019GL086291
  73. Rignot E., Mouginot J., Scheuchl B., van den Broeke M., van Wessem M. J., Morlighem M., “Four decades of Antarctic Ice Sheet mass balance from 1979?2017”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 116:4 (2019), 1095
  74. Smith B., Fricker H. A., Gardner A. S., Medley B., Nilsson J., Paolo F., “Pervasive ice sheet mass loss reflects competing ocean and atmosphere processes”, Science, 368 (2020), 1239
  75. Rintoul S. R., Silvano A., Peña-Molino B., van Wijk E., Rosenberg M., Greenbaum J. S., Blakenship D. D., “Ocean heat drives rapid basal melt of the Totten Ice Shelf”, Sci. Adv., 2 (2016), e1601610
  76. Hellmer H. H., Kauker F., Timmermann R., Determann J., Rae J., “Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current”, Nature, 485:7397 (2012), 225
  77. Christianson K. et al., “Sensitivity of Pine Island Glacier to observed ocean forcing”, Geophys. Res. Lett., 43 (2016), 10817
  78. Dutton A., Lambeck K., “Ice Volume and Sea Level During the Last Interglacial”, Science, 337 (2012), 216
  79. Kopp R. E., Gilmore E. A., Little C. M., Lorenzo-Trueba J., Ramenzoni V. C., Sweet W. V., “Usable Science for Managing the Risks of Sea-Level Rise”, Earth's Future, 7 (2019), 1235
  80. Yu H., Rignot E., Seroussi H., Morlighem M., “Retreat of Thwaites Glacier, West Antarctica, over the next 100 years using various ice flow models, ice shelf melt scenarios and basal friction laws”, Cryosphere, 12 (2018), 3861

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».