อาร์กติกอุ่นขึ้นแล้วเร็วขึ้นเกือบสี่เท่ามากกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2522 สฟาลบาร์ซึ่งเป็นหมู่เกาะใกล้ชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของเกาะกรีนแลนด์เป็นแนวหน้าของเรื่องนี้อบอุ่นได้เร็วกว่าส่วนอื่นๆ ของโลกถึง 7 เท่า
มากกว่าครึ่งหนึ่งของสวาลบาร์ดถูกปกคลุมไปด้วยธารน้ำแข็ง ถ้าพรุ่งนี้ละลายหมด ระดับน้ำทะเลทั่วโลกก็จะเพิ่มขึ้น1.7ซม- แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นในชั่วข้ามคืน แต่ธารน้ำแข็งในอาร์กติกก็มีความไวต่อสิ่งดังกล่าวมากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเล็กน้อย-
เพื่อให้เข้าใจธารน้ำแข็งในสฟาลบาร์และที่อื่นๆ ได้ดีขึ้น เราใช้แบบจำลอง AI เพื่อวิเคราะห์ภาพถ่ายดาวเทียมหลายล้านภาพจากสวาลบาร์ดในช่วงสี่ทศวรรษที่ผ่านมา งานวิจัยของเราได้รับการตีพิมพ์แล้วในการสื่อสารธรรมชาติและแสดงให้เห็นว่าธารน้ำแข็งเหล่านี้หดตัวเร็วกว่าที่เคยสอดคล้องกับภาวะโลกร้อน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรามองไปที่ธารน้ำแข็งที่ไหลลงสู่มหาสมุทรโดยตรง สิ่งที่เรียกว่า "ธารน้ำแข็งที่ทำลายล้างในทะเล" ธารน้ำแข็งส่วนใหญ่ของสฟาลบาร์จัดอยู่ในหมวดหมู่นี้ พวกเขาทำหน้าที่เป็นปั๊มนิเวศวิทยาในฟยอร์ด พวกมันไหลเข้าไปโดยการถ่ายโอนน้ำทะเลที่อุดมไปด้วยสารอาหารไปยังพื้นผิวมหาสมุทร และยังสามารถเปลี่ยนรูปแบบการไหลเวียนของมหาสมุทรได้อีกด้วย
ในกรณีที่ธารน้ำแข็งเหล่านี้มาบรรจบกับทะเล ส่วนใหญ่จะสูญเสียมวลเนื่องจากการหลุดออกจากภูเขาน้ำแข็ง ซึ่งเป็นกระบวนการที่ก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่แยกตัวออกจากธารน้ำแข็งและตกลงสู่มหาสมุทร การทำความเข้าใจกระบวนการนี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำนายการสูญเสียมวลธารน้ำแข็งในอนาคตได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากการหลุดออกมาอาจส่งผลให้น้ำแข็งไหลเร็วขึ้นภายในธารน้ำแข็งและลงสู่ทะเลในที่สุด
แม้จะมีความสำคัญ แต่การทำความเข้าใจกระบวนการหลุดของธารน้ำแข็งถือเป็นความท้าทายที่มีมายาวนานในวิทยาธารน้ำแข็ง เนื่องจากกระบวนการนี้สังเกตได้ยาก ไม่ต้องพูดถึงการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำ อย่างไรก็ตาม เราสามารถใช้อดีตเพื่อช่วยให้เราเข้าใจอนาคตได้
AI เข้ามาแทนที่แรงงานมนุษย์ที่ต้องใช้ความอุตสาหะ
เมื่อทำแผนที่แนวหน้าธารน้ำแข็งซึ่งเป็นขอบเขตระหว่างน้ำแข็งและมหาสมุทร นักวิจัยที่เป็นมนุษย์แต่เดิมจะต้องมองผ่านภาพถ่ายดาวเทียมและบันทึกข้อมูลดิจิทัลอย่างระมัดระวัง
กระบวนการนี้ใช้แรงงานเข้มข้นมาก ไม่มีประสิทธิภาพ และไม่สามารถทำซ้ำได้ เนื่องจากคนแต่ละคนสามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้แม้จะอยู่ในภาพถ่ายดาวเทียมเดียวกันก็ตาม ด้วยจำนวนภาพถ่ายดาวเทียมที่มีอยู่ในปัจจุบัน เราอาจไม่มีทรัพยากรบุคคลในการทำแผนที่ทุกภูมิภาคทุกปี
วิธีใหม่ในการแก้ไขปัญหานี้คือการใช้วิธีการอัตโนมัติเช่น(AI) ซึ่งสามารถระบุรูปแบบธารน้ำแข็งในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว
นี่คือสิ่งที่เราทำในการศึกษาใหม่ของเรา โดยใช้ AI เพื่อวิเคราะห์ภาพถ่ายดาวเทียมนับล้านของธารน้ำแข็งที่ยุติลงสู่ทะเล 149 แห่งที่ถ่ายระหว่างปี 1985 ถึง 2023 ซึ่งหมายความว่าเราสามารถตรวจสอบการถอยของธารน้ำแข็งในระดับและขอบเขตที่ไม่เคยมีมาก่อน
ข้อมูลเชิงลึกตั้งแต่ปี 1985 ถึงปัจจุบัน
เราพบว่าธารน้ำแข็งที่ยุติทางทะเลส่วนใหญ่ (91%) ทั่วสวาลบาร์ดหดตัวลงอย่างมาก เราค้นพบการสูญเสียธารน้ำแข็งมากกว่า 800 กม.² ตั้งแต่ปี 1985 ซึ่งใหญ่กว่าพื้นที่ในนิวยอร์กซิตี้ และเทียบเท่ากับการสูญเสียธารน้ำแข็ง 24 กม.²ต่อปี ซึ่งใหญ่กว่าสนามบินฮีทโธรว์ในลอนดอนเกือบสองเท่า
มีการตรวจพบการเพิ่มขึ้นครั้งใหญ่ที่สุดในปี 2559 เมื่ออัตราการคลอดลูกเพิ่มขึ้นสองเท่าเพื่อตอบสนองต่อช่วงเวลาที่อากาศร้อนจัด ปีนั้นสฟาลบาร์ก็มีเช่นกันฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วงที่ฝนตกชุกที่สุดนับตั้งแต่ปี 1955รวมถึงปริมาณฝนสูงสุดเป็นประวัติการณ์ 42 มม. ในวันเดียวในเดือนตุลาคม ตามมาด้วยทะเลที่อบอุ่นและปราศจากน้ำแข็งอย่างผิดปกติ
ภาวะโลกร้อนในมหาสมุทรทำให้เกิดการหลุดของธารน้ำแข็งได้อย่างไร
นอกเหนือจากการถอยระยะยาวแล้ว ธารน้ำแข็งเหล่านี้ยังถอยกลับในฤดูร้อนและเคลื่อนตัวอีกครั้งในฤดูหนาว โดยมักจะสูงหลายร้อยเมตร ซึ่งอาจมากกว่าการเปลี่ยนแปลงในแต่ละปี
เราพบว่า 62% ของธารน้ำแข็งในสวาลบาร์ดเผชิญกับวัฏจักรตามฤดูกาลเหล่านี้ แม้ว่าปรากฏการณ์นี้จะได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดีทั่วเกาะกรีนแลนด์ แต่ก่อนหน้านี้ปรากฏการณ์นี้เคยพบเห็นในธารน้ำแข็งเพียงไม่กี่แห่งในสฟาลบาร์ โดยหลักๆ แล้วเกิดผ่านการแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลด้วยตนเอง
จากนั้นเราเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลเหล่านี้กับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของอุณหภูมิอากาศและมหาสมุทร เราพบว่าเมื่อมหาสมุทรอุ่นขึ้นในฤดูใบไม้ผลิ ธารน้ำแข็งก็ถอยกลับเกือบจะในทันที นี่เป็นการสาธิตที่ดีถึงสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานาน: การลดลงและการไหลของธารน้ำแข็งตามฤดูกาลมีสาเหตุมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมหาสมุทร
ภัยคุกคามระดับโลก
สวาลบาร์ดประสบกับสภาพอากาศสุดขั้วบ่อยครั้ง เนื่องจากทำเลที่ตั้งอันเป็นเอกลักษณ์ในแถบอาร์กติก แต่ใกล้กับผืนน้ำที่อบอุ่นในมหาสมุทรแอตแลนติก การค้นพบของเราระบุว่าธารน้ำแข็งที่ยุติในทะเลมีความไวสูงต่อสภาพอากาศสุดขั้ว และอัตราการถอยกลับที่ใหญ่ที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
ธารน้ำแข็งประเภทเดียวกันนี้สามารถพบได้ทั่วอาร์กติก และโดยเฉพาะรอบๆ กรีนแลนด์ ซึ่งเป็นก้อนน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดในซีกโลกเหนือ สิ่งที่เกิดขึ้นกับธารน้ำแข็งในสวาลบาร์ดมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นซ้ำที่อื่น
หากแนวโน้มภาวะโลกร้อนในปัจจุบันยังคงดำเนินต่อไป ธารน้ำแข็งเหล่านี้จะถอยกลับเร็วขึ้น ระดับน้ำทะเลจะสูงขึ้น และผู้คนนับล้านในพื้นที่ชายฝั่งทั่วโลกจะตกอยู่ในอันตราย
เทียนหลี่, ผู้ร่วมวิจัยอาวุโส, ศูนย์วิทยาธารน้ำแข็งบริสตอล,มหาวิทยาลัยบริสตอล-โจนาธาน แบมเบอร์, ศาสตราจารย์ด้านธารน้ำแข็งและการสังเกตการณ์โลกมหาวิทยาลัยบริสตอล, และคอนราด ไฮด์เลอร์, ประธานสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ข้อมูลในการสังเกตการณ์โลกมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมิวนิก
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
