Исследователи наблюдали и охарактеризовали погодный процесс, о котором ранее не было известно в прибрежных районах Антарктиды. Получается, что стоковые ветры, дующие из недр на окраины континента, уменьшают количество осадков (в основном снегопадов) - что является ключевым фактором образования ледяной шапки. Образуя очень сухой слой воздуха на первом километре или около того атмосферы, ветры превращают падающие снежинки во время их падения непосредственно из их твердого состояния в водяной пар в процессе, известном как сублимация. Авторы этого исследования использовали новые данные, собранные на побережье Земли Адели в течение года, вместе с моделированием, проведенным с использованием атмосферных моделей. Они подсчитали, что на всем континенте совокупное количество осадков у земли было на 17% ниже, чем их максимальный уровень выше на высоте. Их измерения показывают, что количество осадков может быть на 35% ниже в регионе вокруг Восточной Антарктиды. Исследователи считают, что это явление может еще больше усугубиться изменением климата. Их исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«До сих пор масштабы этого важного процесса, который в значительной степени невозможно обнаружить с помощью спутников, не были полностью оценены», - объясняет Алексис Берн, автор исследования и глава Лаборатории дистанционного зондирования окружающей среды (LTE) EPFL. Берн работал с группой швейцарских, французских и британских исследователей в 2015 и 2016 годах, используя новую комбинацию инструментов для проведения измерений на французской исследовательской станции Дюмон-д'Юрвиль на побережье Восточной Антарктиды. Команда использовала три прибора: доплеровский метеорологический радар с двойной поляризацией, весовой осадкомер и радиолокационный профилировщик. Поляризационный радар собирал информацию о типе и интенсивности осадков, а осадкомер каждую минуту взвешивал накопленный снегопад и помогал калибровать оценки двух радаров. Эти два прибора использовались для сбора данных с ноября 2015 года по январь 2016 года. Третий прибор - радиолокационный профилометр - непрерывно собирал вертикальные профили интенсивности осадков на высоте до трех километров с ноября 2015 года в Дюмон-д'Юрвиль.
Поначалу исследователи были удивлены полученными результатами. Резкий спад количества осадков, зафиксированный у земли, не соответствовал их обычным наблюдениям. «Поэтому мы разработали гипотезу о том, что уменьшение количества осадков в нижних слоях атмосферы было вызвано сублимацией снежных кристаллов в результате стоковых ветров», - объясняет Кристоф Гентон, старший научный сотрудник CNRS в Институте геонаук об окружающей среде, базирующийся в Гренобль. Эти частые сильные ветры дуют с высокогорных плато континента. Ледяной щит Антарктиды довольно плоский, поэтому ветры могут набирать силу и достигать побережья. При этом создается тонкий придонный слой воздуха (до 300 м), насыщенный поднятыми вверх снежными кристаллами. Над ним находится второй слой воздуха, который намного суше. Снежинки, образовавшиеся в облачном слое наверху, сублимируют при прохождении через этот второй слой, превращаясь прямо в водяной пар. Со временем это снижает вклад осадков в баланс массы ледяного щита. «Этот слой находится в слепой зоне для спутников из-за эхосигналов от поверхности, что объясняет, почему это явление не было обнаружено спутниками», - говорит Берн.
Затем исследователи обнаружили доказательства стоковых ветров, способных вызвать сублимацию, в большинстве данных, собранных радиозондами на постоянных исследовательских станциях в Восточной Антарктиде. Используя ряд численных моделей атмосферы и сравнив результаты с измерениями, проведенными на Земле Адели, они смогли количественно оценить воздействие на весь континент. И обнаружили, что процесс сублимации оказывает огромное влияние на накопление осадков.
Данные о балансе массы ледяного щита необходимы для прогнозирования того, как будет повышаться или понижаться уровень моря. Исследователи обычно ожидают, что глобальное потепление приведет к увеличению количества осадков в Антарктиде. Но влияние стоковых ветров на осадки может оспорить эти прогнозы и значительно усложнить их. Поэтому команда планирует продолжить анализ континента. «Мы хотели бы продолжить сбор данных о прибрежных районах и более внимательно изучить районы с более сложным рельефом. Мы также планируем использовать различные типы атмосферных моделей для целей сравнения. В целом, мы надеемся, что наша работа поможет увеличить наши понимание того, как изменение климата повлияет на осадки в Антарктиде», - объясняет Алексис Берн.