Колебания масс крупнейших в мире ледяных щитов имеют важные последствия для будущего повышения уровня моря, но понимание сложного взаимодействия атмосферных условий, поступления снегопадов и процессов таяния никогда не было легким для измерения из-за огромных размеров и удаленность, присущая ледниковым ландшафтам.
Многое изменилось к лучшему за последнее десятилетие, согласно новому обзорному документу, подготовленному в соавторстве с исследователями из Колорадского университета в Боулдере, НАСА, Утрехтского университета и Делфтского технологического университета и недавно опубликованному в Review of Геофизика.
В исследовании излагаются усовершенствования спутниковой съемки и оборудования для дистанционного зондирования, которые позволили ученым измерять массу льда более подробно, чем когда-либо прежде.
«Мы прошли долгий путь за последние 10 лет с точки зрения наблюдений», - сказал Ян Ленартс, ведущий автор исследования и доцент кафедры атмосферных и океанических наук Калифорнийского университета в Боулдере (ATOC). «Знание того, что происходит с ледяными щитами с точки зрения массы на входе и выходе, позволяет нам лучше связать изменения климата с массой льда и тем, насколько масса изменилась с течением времени».
Ледяные щиты в основном набирают массу за счет осадков и теряют ее за счет сброса твердого льда и стока талой воды. Осадки и сток, наряду с другими поверхностными процессами, в совокупности определяют поверхностный баланс массы. Антарктический ледяной щит, крупнейший в мире, холодный круглый год, таяние лишь незначительное летом. Таким образом, небольшое увеличение или уменьшение годового количества снегопадов может привести к значительной разнице в поверхностной массе, потому что добавление или вычитание усугубляется на огромной площади.
«Снегопад преобладает над Антарктидой и останется таким в течение следующих нескольких десятилетий», - сказал Ленартс. «И мы видели, что по мере того, как атмосфера нагревается из-за изменения климата, это приводит к большему количеству снегопадов, что несколько смягчает потерю массы ледяного щита. Гренландия, напротив, испытывает обильное летнее таяние, которое контролирует большую часть ее нынешнего и будущая потеря льда."
В прошлые годы климатические модели не смогли бы воспроизвести тонкости снегопада в такой отдаленной местности. Теперь, благодаря автоматизированным метеорологическим станциям, бортовым датчикам и спутникам на околоземной орбите, таким как миссия NASA Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), эти модели были значительно улучшены. Они обеспечивают реалистичный баланс массы поверхности ледяного щита, обеспечивают большую пространственную точность и учитывают региональные вариации, а также перераспределение снега под действием ветра - степень детализации, которая была бы неслыханной еще в начале 2000-х годов.
«Если у вас неправильная входная переменная, вы начинаете не с той ноги», - сказал Ленартс. «Мы сосредоточились на снегопаде, потому что он сильно влияет на судьбу ледяного щита. Наблюдения с воздуха и спутники сыграли важную роль в обеспечении лучшего представления обо всех этих процессах».
Наземные радиолокационные системы и образцы ледяных кернов представляют собой полезный исторический архив, позволяющий ученым вернуться в прошлое и наблюдать за изменениями ледяного щита в течение длительного периода времени. Но в то время как современные технологии позволяют осуществлять более качественный пространственный мониторинг, им не хватает возможности измерять плотность снега, которая является важной переменной для преобразования этих измерений в изменения массы.
Самые большие возможности могут быть связаны со счетчиками космических лучей, которые измеряют баланс массы на поверхности непосредственно путем измерения нейтронов, образующихся в результате столкновений космических лучей в атмосфере Земли, которые задерживаются в воде и могут быть считаны датчиком. В течение длительных периодов времени набор этих устройств теоретически может обеспечить еще большую детализацию.
В целом, по словам Ленартса, в последние годы область наблюдения за ледяным щитом достигла совершеннолетия, но все еще может извлечь выгоду из дополнительных ресурсов.
«Сообщество исследователей, изучающих эти вопросы, все еще относительно невелико, но это уже глобальное сообщество, и интерес к нему растет», - сказал он. «Мы хотели бы добраться до точки, где процессы массы ледяного щита учитываются в глобальных моделях климата и системы Земля, чтобы действительно показать эту более широкую картину».