Точные прогнозы подъема уровня моря требуют сложных моделей движения ледников, но современные подходы плохо справляются с определением физических процессов, определяющих скорость скольжения ледников по отложениям, считают исследователи Университета Орегона.
В новом исследовании группа UO под руководством исследователя с докторской степенью Колина Мейера предложила теоретический подход, который помогает пролить свет на то, что они называют грязной, темной нижней стороной ледников, и улучшить моделирование течения льда.
Подробно описанный в июльской статье в журнале Nature Communications, этот подход отражает то, как количество отложений, примерзших к основанию ледника, зависит от давления подстилающей воды, скорости таяния и размера частиц. Это помогает объяснить результирующие изменения сопротивления трения скольжению ледника.
Чтобы проиллюстрировать свою теорию, исследователи UO отметили, что независимо от размера или веса ледника скольжение приспосабливается к потоку льда, который движется под действием силы тяжести, и регулирует уклоны поверхности таким образом, что трение на дне никогда не превышает 1 бар стресса.
«Это давняя проблема, - сказал Мейер. «Если мы хотим предсказать, что будут делать ледники в будущем, мы должны говорить о месте, которое мы не можем видеть: границе между льдом и дном».
Формулировки, датированные началом 1950-х годов, связывали этот верхний предел напряжения с пластическим характером деформации льда. Однако в своей статье исследователи UO отметили, что 50 процентов всех ледников, в том числе те, которые перемещают большую часть льда с суши в Гренландию и Антарктиду в море, сползают.
Предыдущее объяснение напряжения трения в 1 бар было основано на наблюдениях Пола Меркантона, швейцарского геофизика, в 1950 году и анализе Джона Ная, ныне почетного профессора Бристольского университета в Соединенном Королевстве, в 1952 году..
«Работа Ная содержала оговорку о том, что формула работает только для нескользящих площадей», - сказал Алан Ремпел, профессор кафедры наук о Земле UO и старший автор статьи. «Это не полная история. Это применимо только в том случае, если ледник застрял».
Используя свою новую теорию, которая объединила математический анализ со спутниковыми данными и геологическими данными из регионов, ранее покрытых ледяными щитами, команда UO уложилась в ограничение в 1 бар. Результат дал уверенность в том, что замерзание отложений является физическим процессом, который контролирует трение на поверхности раздела лед-отложения. По словам Мейера, важность замерзания отложений будет влиять на разработку более точных моделей течения льда.
Включение в теорию замерзающих отложений дает более полное представление о движении ледников, сказал Ремпель. «Он сосредоточен на скольжении и должен помочь ученым точно определить скорость наступающего или отступающего ледника».
«Если мы хотим понять, как быстро будет повышаться уровень моря, нам нужно знать, как быстро будут разрушаться ледяные щиты», - сказал Мейер. «Нам нужно понять роль трения в основании большого ледника. Смазывает ли вода границу раздела или ледник примерз к отложениям? Это трение определяет, насколько быстро ледники могут течь».
Скорость скольжения, по словам Ремпеля, является ключом к пониманию воздействия на уровень моря.
«Гипотеза, которую мы выдвинули, заключается в том, что физика взаимодействия ледникового льда со своим ложем точно такая же, как физика взаимодействия льда с грязью в окружающем нас мире», - сказал Ремпель. «Мы рассмотрели условия, при которых лед просто скользит по грязи, а не когда лед погружается и уносит грязь вместе с собой."
Включение мерзлых отложений в законы скольжения, по словам Ремпеля, приведет к более точным прогнозам повышения уровня моря на основе условий, связанных с ледниками.