Новое исследование под руководством Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе подчеркивает важность сотрудничества в оценке последствий изменения климата.
Исследование, опубликованное 5 декабря в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагает новое понимание ранее неизвестных факторов, влияющих на таяние ледяного щита Гренландии, и в конечном итоге может помочь ученым более точно предсказать, как это явление может вызвать уровень моря подняться.
Гренландия является крупнейшим тающим ледниковым щитом с точки зрения стока талой воды, способствующего повышению уровня моря, и по крайней мере половина повышения уровня моря в Гренландии происходит из-за таяния льда, сказал Лоуренс С. Смит, профессор географии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.. (Это даже больше, чем количество, вызванное откалыванием льда, когда большие глыбы льда отделяются от ледяного щита, образуя айсберги, которые в конечном итоге тают в море.)
С 2012 года группа под руководством Смита несколько раз посещала ледяной щит Гренландии, используя спутники, дроны и сложные датчики для отслеживания скорости течения рек с талой водой на вершинах ледников и составления карт их водоразделов, включая площади поверхности. между реками.
В 2015 году Смит и группа аспирантов и сотрудников Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сосредоточились на водоразделе площадью 27 квадратных миль и обнаружили важный процесс, который ранее не учитывался при расчетах климатической модели. Часть талой воды из озер и рек на вершинах ледников региона, которые заканчиваются большими воронками, называемыми «муленами», и стекают вниз по леднику, накапливается и удерживается на вершине ледника внутри пористого «гнилого льда» низкой плотности.."
"Наши независимые исследователи, включая нас, попытались собрать информацию, используя потоки с кромки льда, но эти измерения проблематичны для проверки климатических моделей."
Команда Смита обнаружила несоответствие между своими данными и расчетами стока талых вод по пяти климатическим моделям. Оценки этих моделей были от 21 до 58 процентов выше, чем то, что команда Смита измерила на льду.
Итак, Смит пригласил ученых, которые создали эти модели, сотрудничать с ним. Вместе они проверили статистику в реальном времени с метеостанций на льду, чтобы подтвердить правильность данных в климатических моделях, и обнаружили, что расчеты моделей были точными. Это означало, что путешествие талой воды по поверхности льда было более сложным, чем предполагалось ранее: ученые поняли, что до того, как вода пройдет сквозь лед через мулины, она может скапливаться, оставаться неопределенно долго или снова замерзать в пористом льду на поверхности, сказал Смит.
«После исключения всех других возможностей мы пришли к выводу, что расхождение в наших данных связано с тем, что солнечный свет проникает в лед, вызывая подповерхностное таяние и накопление талой воды», - сказал Дирк ван Ас, соавтор исследования и старший научный сотрудник Геологической службы Дании и Гренландии. «И теперь мы знаем, что это происходит в более высоких участках зоны голого льда, которые покрывают большие участки ледяного щита.
"Теперь мы знаем, что расчет удержания талой воды в пористом льду должен быть каким-то образом включен", - сказал он.
Для измерения стока реки на льду Смит и его команда адаптировали метод, обычно используемый на суше. Работая посменно, они собирали данные ежечасно, круглосуточно, в течение трех дней в июле 2015 года, несмотря на холод, ветер и 20 часов палящего солнца в день. Исследователи использовали защитное снаряжение, чтобы закрепиться на льду и защитить себя от быстро движущейся воды, стекающей в опасные мулины, где поверхностная вода резко падает во внутреннюю часть ледяного щита.
Среди многих логистических проблем было определение того, как настроить оборудование для измерения речного стока таким образом, чтобы исследователям не нужно было располагаться по обе стороны реки.
«Если у вас нет вертолета, вы не сможете размещать людей по обеим сторонам большой реки на поверхности льда», - сказал Линкольн Питчер, докторант UCLA по географии, который нашел способ сохранить датчики на месте после проб и ошибок на суше и льду. Им нужно было придумать стабильную и прочную систему, которая оставалась бы на месте, даже если поверхность льда вокруг них таяла.
Соавтор исследования Аса Реннермальм, профессор географии Университета Рутгерса в Нью-Брансуике, был частью полевой группы.
«Мы использовали устройство, называемое акустическим доплеровским профилировщиком тока, которое отслеживает выделения на основе звука», - сказала она. «Мы прикрепили его к плавучей платформе, а затем к веревкам, которые были прикреплены к столбам по обеим сторонам ледяной реки. Мы перемещали платформу туда и обратно через реку каждый час в течение 72 часов. Никто никогда не делал этого на ледяном щите Гренландии."
Ван Ас сказал, что проект доказал, что объединение опыта из нескольких дисциплин, в том числе метеорологии, океанографии и гидрологии (изучение свойств и движения воды по суше), необходимо для полного понимания того, как реагируют ледники и ледяные щиты. к климатической системе.
«Важно, чтобы такие гидрологи, как Ларри, привносили свои обширные знания в область гляциологии, используя подходы, которые являются новыми для нашей дисциплины», - сказал он.
В целом, гляциологи не привыкли думать о водоразделах на поверхности льда, сказал Смит. Неравномерности, которые эти водоразделы придают времени и количеству талой воды, проникающей в лед, в настоящее время не учитываются в геофизических моделях «ледовой динамики», что означает скорость и пространственный характер скольжения ледникового льда по мере его движения к морю.
"Мы берем очень зрелую область гидрологии земной поверхности, которая имеет дело с речным стоком и водоразделами на суше, и применяем ее к ледяному щиту, который обычно был научной областью геофизики твердого льда, " он сказал. «Мы должны позаимствовать у гидрологии, потому что ледяная поверхность становится все более гидрологическим явлением. И мы можем взять эти инструменты из другой дисциплины и применить их, чтобы совершить концептуальный прорыв».
Смит и его команда сейчас работают над исследованием, основанным на данных поездки 2016 года в Гренландию, когда они провели неделю, отслеживая водоразделы и копаясь в гнилом льду.
Во главе с аспирантом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Мэтью Купером исследователи пытаются лучше объяснить, как гнилой лед задерживает воду. Они отследили гнилой лед на глубине почти 3 фута от поверхности - открытие, которое может помочь ученым, разрабатывающим климатические модели, лучше понять, как ледяные щиты теряют массу.
Часть миссии Смита в Гренландии заключается в расширении возможностей нового поколения гидрологов, которые стремятся присоединиться к передовым линиям отслеживания глобального изменения климата.
«Изменение климата больше не является для меня отдаленной новостью», - сказал Кан Янг, бывший докторант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который был частью полевой группы для этого исследования. Теперь профессор Нанкинского университета в Китае, Ян продолжит работать со Смитом над картированием рек на ледяном щите Гренландии.