Проект ROSETTA-Ice, трехлетнее межведомственное исследование антарктических льдов по сбору данных, собрал беспрецедентную картину шельфового ледника Росса, его структуры и того, как он менялся с течением времени. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Geoscience, члены команды ROSETTA-Ice подробно описывают, как они обнаружили древнюю геологическую структуру, ограничивающую потоки океанской воды. Открытие предполагает, что местные океанические течения могут сыграть решающую роль в будущем отступлении шельфового ледника.
Шельфовые ледники представляют собой огромные пространства плавучего льда, которые замедляют поток антарктического льда в океан. ROSETTA-Ice собрала данные с массивного шельфового ледника Росса, которые помогают замедлить поток около 20 процентов антарктического льда в океан, что эквивалентно 38 футам глобального повышения уровня моря. Лед Антарктиды уже тает с ускорением. Прогнозирование того, как изменится шельфовый ледник по мере того, как планета будет продолжать нагреваться, требует понимания сложных способов взаимодействия льда, океана, атмосферы и геологии друг с другом.
Чтобы лучше понять эти процессы, междисциплинарная команда ROSETTA-Ice подошла к шельфовому леднику Росса так же, как исследователи, впервые посетившие новую планету. Команда столкнулась с ключевой проблемой: как собрать данные из региона размером с Испанию, где толщина льда часто превышает тысячу футов, что не позволяет проводить более традиционные исследования морского дна с судов. Решением стала IcePod, первая в своем роде система, предназначенная для сбора данных с высоким разрешением в полярных регионах. IcePod был разработан в Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета и установлен на грузовом самолете. Его инструменты измеряют высоту, толщину и внутреннюю структуру шельфового ледника, а также магнитный и гравитационный сигналы подстилающей породы.
Каждый раз, когда команда пролетала над шельфовым ледником, магнитометр IcePod (который измеряет магнитное поле Земли) показывал ровный и почти неизменный сигнал. То есть до середины шельфового ледника, когда прибор ожил, показав большие вариации, очень похожие на сердцебиение на кардиограмме. Когда команда нанесла свои результаты на карту, стало ясно, что это «сердцебиение» всегда появлялось в середине шельфового ледника, идентифицируя ранее не нанесенный на карту сегмент геологической границы между Восточной и Западной Антарктидой..
Затем команда использовала измерения гравитационного поля Земли, сделанные IcePod, для моделирования формы морского дна под шельфовым ледником. «Мы могли видеть, что геологическая граница делает морское дно на восточной стороне Антарктики намного глубже, чем на западе, и это влияет на то, как океанская вода циркулирует под шельфовым ледником», - объяснила Кирсти Тинто, ученый-исследователь из Ламонта, который возглавлял все три исследования. полевых экспедиций и является ведущим автором исследования.
Используя новую карту морского дна под шельфовым ледником, команда создала модель циркуляции океана и ее влияния на таяние шельфового ледника. По сравнению с морем Амундсена на востоке, где теплая вода пересекает континентальный шельф, вызывая быстрое таяние шельфовых ледников, на шельфовый ледник Росса попадает мало теплой воды. В море Росса тепло из глубин океана удаляется холодной зимней атмосферой в области открытой воды, называемой полыньей на шельфе Росса, прежде чем течь под шельфовый ледник. Модель показала, что эта холодная вода растапливает более глубокие части восточно-антарктических ледников, но отклоняется от западной антарктической стороны из-за изменения глубины на древней тектонической границе.
К своему удивлению, команда обнаружила, что полынья также вносит свой вклад в область интенсивного летнего таяния вдоль передней кромки шельфового ледника. Это таяние было подтверждено радиолокационными снимками внутренней структуры шельфового ледника. «Мы обнаружили, что потеря льда на шельфовом леднике Росса и поток прилегающего прилегающего льда чувствительны к изменениям процессов вдоль ледяного фронта, таким как усиление летнего потепления при уменьшении морского льда или облачности», - сказала Лори Падман, соавтор исследования. автор и старший научный сотрудник отдела исследований Земли и космоса.
В целом, результаты показывают, что модели, используемые для прогнозирования потери антарктического льда в будущем климате, должны учитывать изменение местных условий вблизи ледяного фронта, а не только крупномасштабные изменения в циркуляции теплой глубоководной воды. «Мы обнаружили, что именно эти локальные процессы нам нужно понять, чтобы делать правильные прогнозы», - сказал Тинто.
Партнерами проекта ROSETTA-Ice являются Земная обсерватория Ламонта-Доэрти Колумбийского университета, Институт океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, Колорадский колледж, Отдел исследований Земли и космоса и GNS Science, Новая Зеландия. Полевые работы проводились при поддержке Антарктической программы США и Национальной гвардии ВВС Нью-Йорка, Министерства бизнес-инноваций и занятости Новой Зеландии и Института антарктических исследований Новой Зеландии. ROSETTA-Ice финансируется Национальным научным фондом, Фондом Мура и Фондом Олд-Йорка.