Totten Glaciärkalvfronten. Esmee van Wijk / CSIRO

Antarktis känner redan värmen av klimatförändringen, med snabb smältning och reträtt av glaciärer under de senaste årtiondena.

Ismassförlust från Antarktis och Grönland bidrar till 20% till den nuvarande kursen på global havsnivåhöjning. Denna isförlust är förväntas öka under det kommande århundradet.

En ny artikel om konversationen tog upp begreppet "klimatpipunkter": Trösklar i klimatsystemet som, när de bryts, leder till betydande och oåterkallelig förändring.

Ett sådant klimatpåverkande punkt kan uppstå som en följd av den allt snabbare nedgången i Antarktisisarna, vilket leder till en snabb ökning av havsnivån. Men vad är det här tröskelvärdet? Och när ska vi nå det?

Hur ser tipppunkten ut?

Antarktisiset är en stor ismassa, upp till 4 km tjock på vissa ställen och grundad på berggrunden. Is strömmar vanligen från kontinentens inre mot marginalerna, påskyndar när det går.

När isen möter havet, börjar stora delar av anslutna isis hyllor att flyta. Dessa smälter så småningom från basen eller kväva som isberg. Hela arket fylls på genom att ackumulera snöfall.

Flytande ishyllor fungerar som en kork i en vinflaska, saktar ner isen när den strömmar mot oceanerna. Om ishyllor avlägsnas från systemet, kommer isen snabbt att accelerera mot havet vilket medför ytterligare ismassförlust.

En tipppunkt uppstår om för mycket av ishylsan går förlorad. I vissa glaciärer kan detta gnälla oåterkallelig reträtt.

Var är tipppunkten?

Ett sätt att identifiera en tipppunkt innebär att man kan bestämma hur mycket hylla istar Antarktis kan förlora, och varifrån, utan att ändra det totala isflödet väsentligt.

En nyligen genomförd studie har visat att 13.4% av Antarktis hylla is - distribuerad regionalt över hela kontinenten - inte spelar en aktiv roll i isflödet. Men om detta "säkerhetsband" avlägsnades skulle det resultera i en väsentlig acceleration av isen.

Antarktis ishyllor har varit gallring med en total hastighet på cirka 300 kubik km per år mellan 2003 och 2012 och projiceras att tunna ännu längre under 21-talet. Denna gallring kommer att flytta antarktiska ishyllor mot en tipppunkt, där irreversibel kollaps av ishyllan och ökning av havsnivåer kan följa.

Hur förutser vi när kommer det att hända?

Vissa områden i västra Antarktis kan redan vara nära tipppunkten. Till exempel ishyllor längs kusten av Amundsen och Bellingshausen är de snabbaste gallringarna och ha minsta "säkerhetsband" på alla antarktiska ishyllor.

För att förutse när "säkerhetsbandet" av is skulle gå förlorat, måste vi utveckla förändringar i framtiden. Detta kräver bättre förståelse av processer som avlägsnar is från isen, såsom smältning vid ishyllans botten och isbergskalvning.

Smältning under ishyllor är huvudkällan för istarvning i Antarktis. Det drivs av kontakt mellan varmare havsvatten och undersidan av ishyllor.

För att räkna ut hur mycket is som kommer att gå vilse i framtiden kräver kunskap om hur snabbt oceanerna värmer, där dessa varmare vatten kommer att flöda, och atmosfärens roll i modulering av dessa interaktioner. Det är en komplex uppgift som kräver datormodellering.

Att förutse hur snabbt ishyllorna bryter upp och bildar isberg är mindre väl förstådda och är för närvarande en av de största osäkerheterna i framtida massförlusten i Antarktis. Mycket av isen förlorad när isbergs kalv inträffar i den sporadiska frisättningen av extremt stora isbergar, som kan vara tiotals eller till och med hundratals kilometer över.

Det är svårt att förutsäga exakt när och hur ofta kommer stora isbergar att bryta av. Modeller som kan reproducera detta beteende utvecklas fortfarande.

Forskare forskar aktivt på dessa områden genom att utveckla modeller av isark och oceaner, samt studera processer som driver massförlust från Antarktis. Dessa undersökningar måste kombinera långsiktiga observationer med modeller: Modelsimuleringar kan sedan utvärderas och förbättras, vilket gör vetenskapen starkare.

Länken mellan islådor, hav, is och atmosfär är en av de minst förstådda, men viktigaste faktorerna i Antarktis tipppunkt. Att förstå det bättre hjälper oss att projicera hur mycket havsnivåer kommer att stiga och i sista hand hur vi kan anpassa oss.