उष्णकटिबंधीय बदलाव से वेस्ट अंटार्कटिक बर्फ के पिघलने पर आईआईटी खड़गपुर का मनन

Tropical Shifts Fuel Explosive Melting of West Antarctic Ice Shelves reveals a new study by IIT Kharagpur

26th March, 2025, Kharagpur, India:  A recent study published in Communications Earth & Environment reveals significant findings regarding the rapid increase in surface melting across West Antarctic ice shelves over the last two decades. Led by Prof. Pranab Deb, Centre for Ocean, River, Atmosphere and Land Sciences (CORAL) at IIT Kharagpur and co-authored by leading atmospheric scientists including David Bromwich from the Byrd Center’s Polar Meteorology Group, the study offers fresh insights into the atmospheric drivers behind these dramatic shifts in Antarctic ice behaviour.

a. Pacific Ocean sector of the Southern hemisphere. The red and blue boxes show the geographical extent of the South Pacific Convergence Zone (SPCZ) and West Antarctica (WA), respectively, as used in this study. b. West Antarctic domain, including key ice shelves and geographic locations referenced in the study. The black rectangle shows the geographical extent of the MacAyeal Ice Stream region used in the stacked anomaly calculation

Key Insights: A Climate Shift Driving Melting Ice

Utilizing satellite data and regional climate model outputs, the study compares two distinct periods – 1979–1998 and 1999–2018 – to understand the underlying causes of this transformation. While the earlier period was marked by a decrease in melt trends, the later period witnessed a significant reversal, with accelerated melting observed across major ice shelves in the Ross-Amundsen Sea sector.

The study identifies a crucial climatic event at the heart of this shift: the transition of the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO) to its negative phase in the late 1990s. This shift resulted in a rise in sea surface temperatures and intensified convective activity in the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). The resulting atmospheric changes set off a series of teleconnections – large-scale atmospheric interactions that influence distant regions.

One of the most profound effects of this teleconnection was the intensified high-pressure blocking over the Amundsen-Bellingshausen Sea region, directing warm marine air toward the Antarctic ice shelves. This warm air was a key driver of surface melting, with temperatures frequently exceeding the critical melting threshold.

Tropical Forces Unleash Warmth in the Polar Regions

The study highlights how changes in atmospheric circulation, particularly the behavior of Rossby waves – large atmospheric waves generated by Earth’s rotation – play a pivotal role in this process. These waves propagate through the atmosphere, influencing the movement of air masses and altering pressure patterns. The study shows that these waves, amplified by the SPCZ, strengthen high-pressure systems that bring warm air to the ice shelves, driving the surface melt. This warming cycle has become more frequent and intense since 1999.

In addition to these long-term atmospheric changes, the research also underscores the importance of interannual climate events, such as El Niño and the Southern Annular Mode, which can amplify or modulate the effects of the SPCZ teleconnection in the short term. The SPCZ, a region of intense tropical storm activity, acts as a powerful engine for atmospheric teleconnections – large-scale atmospheric interactions that can influence distant regions. As the SPCZ strengthens, it creates a chain reaction, sending warm marine air over the West Antarctic ice shelves, where it melts the ice from below.

Implications for Ice Shelf Stability and Global Sea-Level Rise

The findings have significant implications for understanding the future of West Antarctica’s ice shelves and the broader impacts on global sea levels. The enhanced frequency of blocking events and the prolonged warm air transport could lead to further destabilization of the ice shelves, which are crucial in regulating the flow of ice from the continent into the ocean. As these ice shelves weaken and disintegrate, they could contribute to rising sea levels, potentially affecting coastal communities worldwide.

David Bromwich, Principal Investigator at the Byrd Center’s Polar Meteorology Group, emphasized the importance of these findings: “Understanding the complex interactions between tropical convection, atmospheric circulation, and ice shelf stability is vital for accurately predicting the future of Antarctica’s ice sheets and their contribution to sea-level rise. This research highlights how even distant tropical influences can significantly impact polar regions.”

Advancing Climate Modelling

This research also highlights the critical need to improve climate models by incorporating remote tropical influences, particularly those stemming from the South Pacific Convergence Zone, to better predict cryospheric changes. More accurate models could help policymakers and scientists prepare for the long-term effects of Antarctic ice loss on global sea levels.

By detailing the atmospheric mechanisms driving the recent increase in surface melting over West Antarctica, this study contributes to a deeper understanding of Antarctic climate variability and its future trajectory.

About the Study

The study was led by Prof. Pranab Deb, with contributions from David Bromwich (Byrd Center for Polar and Climate Research), Andrew Orr, Arnab Sen, and Kyle R. Clem. Using satellite data, climate model simulations, and observational analysis, the researchers were able to trace the role of tropical atmospheric influences in recent ice shelf melt trends.

For further information, please visit https://byrd.osu.edu/news/recent-rise-west-antarctic-ice-shelf-melting-linked-interdecadal-pacific-oscillation

उष्णकटिबंधीय शिफ्ट से वेस्ट अंटार्कटिक बर्फ के पिघलने पर आईआईटी खड़गपुर द्वारा अध्ययन

26 मार्च, 2025, खड़गपुर, भारत: Communications Earth & Environment में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन से पिछले दो दशकों में पश्चिम अंटार्कटिक बर्फ के सतह के पिघलने में तेजी से वृद्धि के बारे में महत्वपूर्ण निष्कर्षों का पता चलता है। प्रोप्रणब देब, सेंटर फॉर ओशन, रिवर, वायुमंडल और लैंड साइंसेज (कोरल) IIT खड़गपुर में और बर्ड सेंटर के पोलर मौसम विज्ञान समूह से डेविड ब्रोमविच सहित अग्रणी वायुमंडलीय वैज्ञानिकों द्वारा सह-लेखक, अध्ययन इन ड्रामेटिक के पीछे वायुमंडलीय ड्राइवरों में ताजा अंतर्दृष्टि प्रदान करता हैअंटार्कटिक बर्फ व्यवहार में बदलाव।

एक। दक्षिणी गोलार्ध का प्रशांत महासागर क्षेत्र। लाल और नीले रंग के बक्से इस अध्ययन में क्रमशः दक्षिण प्रशांत अभिसरण क्षेत्र (एसपीसीजेड) और वेस्ट अंटार्कटिका (डब्ल्यूए) की भौगोलिक सीमा दिखाते हैं। बी। वेस्ट अंटार्कटिक डोमेन, जिसमें प्रमुख बर्फ अलमारियों और भौगोलिक स्थानों को अध्ययन में संदर्भित किया गया है। काली आयत स्टैक्ड विसंगति गणना में उपयोग किए जाने वाले मैकेल आइस स्ट्रीम क्षेत्र की भौगोलिक सीमा को दर्शाती है

मुख्य अंतर्दृष्टि: एक जलवायु पारी ड्राइविंग पिघलने वाली बर्फ

उपग्रह डेटा और क्षेत्रीय जलवायु मॉडल आउटपुट का उपयोग करते हुए, अध्ययन दो अलग -अलग अवधियों की तुलना करता है – 1979-1998 और 1999-2018 – इस परिवर्तन के अंतर्निहित कारणों को समझने के लिए। जबकि पहले की अवधि को पिघल रुझानों में कमी के कारण चिह्नित किया गया था, बाद की अवधि में एक महत्वपूर्ण उलटफेर देखा गया, जिसमें रॉस-अमुंडसेन समुद्री क्षेत्र में प्रमुख बर्फ की अलमारियों में त्वरित पिघलने के साथ देखा गया।

अध्ययन इस पारी के केंद्र में एक महत्वपूर्ण जलवायु घटना की पहचान करता है: 1990 के दशक के अंत में अपने नकारात्मक चरण में इंटरडेकैडल पैसिफिक ऑसिलेशन (आईपीओ) का संक्रमण। इस बदलाव के परिणामस्वरूप दक्षिण प्रशांत अभिसरण क्षेत्र (SPCZ) में समुद्र की सतह के तापमान और तीव्र संवहन गतिविधि में वृद्धि हुई। परिणामी वायुमंडलीय परिवर्तन टेलीकॉन की एक श्रृंखला को सेट करते हैं-बड़े पैमाने पर वायुमंडलीय इंटरैक्शन जो दूर के क्षेत्रों को प्रभावित करते हैं।

इस दूरसंचार के सबसे गहन प्रभावों में से एक अमुंडसेन-बेलिंगहॉसन सागर क्षेत्र पर अवरुद्ध उच्च दबाव अवरुद्ध था, जो अंटार्कटिक बर्फ की अलमारियों की ओर गर्म समुद्री हवा को निर्देशित करता है। यह गर्म हवा सतह के पिघलने का एक प्रमुख चालक थी, जिसमें तापमान अक्सर महत्वपूर्ण पिघलने की सीमा से अधिक होता था।

उष्णकटिबंधीय बल ध्रुवीय क्षेत्रों में गर्मजोशी से बचते हैं

अध्ययन में बताया गया है कि वायुमंडलीय परिसंचरण में परिवर्तन कैसे होता है, विशेष रूप से रॉस्बी तरंगों का व्यवहार – पृथ्वी के रोटेशन द्वारा उत्पन्न बड़ी वायुमंडलीय तरंगें – इस प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये लहरें वायुमंडल के माध्यम से प्रचार करती हैं, हवा के द्रव्यमान की गति को प्रभावित करती हैं और दबाव पैटर्न को बदल देती हैं। अध्ययन से पता चलता है कि SPCZ द्वारा प्रवर्धित ये लहरें, उच्च दबाव वाले सिस्टम को मजबूत करती हैं जो बर्फ की अलमारियों में गर्म हवा लाती हैं, सतह को पिघला देती हैं। यह वार्मिंग चक्र 1999 से अधिक लगातार और तीव्र हो गया है। इन दीर्घकालिक वायुमंडलीय परिवर्तनों के अलावा, अनुसंधान भी एल नीनो और दक्षिणी कुंडलाकार मोड जैसे अंतर-जलवायु घटनाओं के महत्व को रेखांकित करता है, जो अल्पावधि में एसपीसीजेड टेलीकनेक्शन के प्रभावों को बढ़ा या संशोधित कर सकता है। एसपीसीजेड, तीव्र उष्णकटिबंधीय तूफान गतिविधि का एक क्षेत्र, वायुमंडलीय टेलीकॉन के लिए एक शक्तिशाली इंजन के रूप में कार्य करता है-बड़े पैमाने पर वायुमंडलीय इंटरैक्शन जो दूर के क्षेत्रों को प्रभावित कर सकते हैं। जैसे -जैसे SPCZ मजबूत होता है, यह एक चेन रिएक्शन बनाता है, जो पश्चिम अंटार्कटिक बर्फ की अलमारियों पर गर्म समुद्री हवा भेजता है, जहां यह नीचे से बर्फ को पिघला देता है।

बर्फ शेल्फ स्थिरता और वैश्विक समुद्र-स्तर वृद्धि के लिए निहितार्थ

निष्कर्षों में वेस्ट अंटार्कटिका की बर्फ की अलमारियों के भविष्य और वैश्विक समुद्र के स्तर पर व्यापक प्रभावों को समझने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। अवरुद्ध घटनाओं की बढ़ी हुई आवृत्ति और लंबे समय तक गर्म हवाई परिवहन से बर्फ की अलमारियों को और अधिक अस्थिरता हो सकती है, जो महाद्वीप से बर्फ के प्रवाह को महासागर में महाद्वीप से विनियमित करने में महत्वपूर्ण हैं। चूंकि ये बर्फ अलमारियां कमजोर और विघटित हो जाती हैं, इसलिए वे समुद्र के बढ़ते स्तर में योगदान कर सकते हैं, संभवतः दुनिया भर में तटीय समुदायों को प्रभावित कर सकते हैं।

बर्ड सेंटर के पोलर मौसम विज्ञान समूह के प्रमुख अन्वेषक डेविड ब्रोमविच ने इन निष्कर्षों के महत्व पर जोर दिया: “उष्णकटिबंधीय संवहन, वायुमंडलीय परिसंचरण और बर्फ शेल्फ स्थिरता के बीच जटिल बातचीत को समझना सटीक रूप से भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण हैअंटार्कटिका की बर्फ की चादरें और समुद्र-स्तरीय वृद्धि में उनका योगदान।यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि कैसे दूर के उष्णकटिबंधीय प्रभाव भी ध्रुवीय क्षेत्रों को प्रभावित कर सकते हैं। ”

जलवायु मॉडलिंग को आगे बढ़ाना

यह शोध दूरस्थ उष्णकटिबंधीय प्रभावों को शामिल करके, विशेष रूप से दक्षिण प्रशांत अभिसरण क्षेत्र से उपजी लोगों को शामिल करके, क्रायोस्फेरिक परिवर्तनों की बेहतर भविष्यवाणी करने के लिए जलवायु मॉडल को बेहतर बनाने की महत्वपूर्ण आवश्यकता पर प्रकाश डालता है। अधिक सटीक मॉडल नीति निर्माताओं और वैज्ञानिकों को वैश्विक समुद्र के स्तर पर अंटार्कटिक बर्फ के नुकसान के दीर्घकालिक प्रभावों के लिए तैयार करने में मदद कर सकते हैं।

पश्चिम अंटार्कटिका पर सतह के पिघलने में हाल की वृद्धि को चलाने वाले वायुमंडलीय तंत्रों का विस्तार करके, यह अध्ययन अंटार्कटिक जलवायु परिवर्तनशीलता और इसके भविष्य के प्रक्षेपवक्र की गहरी समझ में योगदान देता है।

अध्ययन के बारे में

अध्ययन का नेतृत्व प्रोप्रानाब देब, डेविड ब्रोमविच (बर्ड सेंटर फॉर पोलर एंड क्लाइमेट रिसर्च), एंड्रयू ओर्र, अर्नब सेन और काइल आर। क्लेम के योगदान के साथ। उपग्रह डेटा, जलवायु मॉडल सिमुलेशन और अवलोकन विश्लेषण का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता हाल के आइस शेल्फ पिघल रुझानों में उष्णकटिबंधीय वायुमंडलीय प्रभावों की भूमिका का पता लगाने में सक्षम थे।