Исследователи разработали новый метод, позволяющий провести первое прямое измерение скорости подводного таяния приливно-отливного ледника, и при этом они пришли к выводу, что текущие теоретические модели могут недооценивать таяние ледников на два порядка величины.
В рамках проекта, финансируемого Национальным научным фондом, группа ученых во главе с океанографом из Орегонского университета Дейвом Сазерлендом изучала таяние подповерхностного ледника ЛеКонте, впадающего в залив ЛеКонте к югу от Джуно, Аляска.
Выводы группы, которые могут привести к улучшению прогнозирования повышения уровня моря, вызванного изменением климата, были опубликованы в номере журнала Science от 26 июля.
Прямые измерения таяния ранее проводились на шельфовых ледниках в Антарктиде путем бурения до границы раздела лед-океан внизу. Однако в случае вертикальных ледников, заканчивающихся океаном, эти методы недоступны.
«У нас нет такой платформы, чтобы иметь доступ ко льду таким образом», - сказал Сазерленд, профессор кафедры наук о Земле Университета штата Орегон. «Приливные ледники всегда откалываются и движутся очень быстро, и вам не следует подплывать к ним на лодке слишком близко».
Большинство предыдущих исследований подводного таяния ледников основывались на теоретическом моделировании, измерении условий вблизи ледников и последующем применении теории для прогнозирования скорости таяния. Но эта теория никогда не проверялась напрямую.
«Эта теория широко используется в нашей области», - сказала соавтор исследования Ребекка Х. Джексон, океанограф из Университета Рутгерса, которая во время проекта работала над докторской диссертацией в Университете штата Орегон. «Он используется в моделях ледников для изучения таких вопросов, как: как отреагирует ледник, если океан потеплеет на один или два градуса?»
Чтобы проверить эти модели в полевых условиях, исследовательская группа океанографов и гляциологов задействовала многолучевой гидролокатор для сканирования границы ледника с океанским льдом с рыболовного судна шесть раз в августе 2016 года и пять раз в мае 2017 года.
Сонар позволил команде отобразить и профилировать большие участки подводного льда, где ледник стекает с ледяного поля Стикин. Также были собраны данные о температуре, солености и скорости воды вниз по течению от ледника, что позволило исследователям оценить поток талой воды.
Затем они искали изменения в моделях таяния, которые произошли между измерениями в августе и мае.
«Мы измерили как свойства океана перед ледником, так и скорость таяния, и мы обнаружили, что они не связаны так, как мы ожидали», - сказал Джексон. «Эти два набора измерений показывают, что скорость плавления значительно, иногда до 100 раз, выше, чем предсказывает существующая теория».
Существуют две основные категории таяния ледников: таяние, вызванное выбросами, и таяние в окружающей среде. Подледниковый сброс происходит, когда большие объемы или шлейфы плавучей талой воды высвобождаются ниже ледника. Шлейф соединяется с окружающей водой, чтобы набрать скорость и объем, когда он быстро поднимается на поверхность ледника. Течение неуклонно разъедает поверхность ледника, подрезая ледник, прежде чем в конечном итоге раствориться в окружающих водах.
Большинство предыдущих исследований взаимодействия льда и океана были сосредоточены на этих шлейфах сброса. Шлейфы, однако, обычно воздействуют только на узкую часть поверхности ледника, в то время как таяние окружающего воздуха вместо этого покрывает остальную часть поверхности ледника.
По прогнозам, таяние в окружающей среде в 10-100 раз меньше, чем таяние при сбросе, и, как таковое, оно часто игнорируется как незначительное, сказал Сазерленд, возглавляющий лабораторию океанов и льда UO.
Исследовательская группа обнаружила, что скорость таяния подводных лодок была высокой по всей поверхности ледника в течение обоих обследованных сезонов, и что скорость таяния увеличивается с весны к лету.
Хотя исследование было сосредоточено на одном леднике, заканчивающемся в море, по словам Джексона, новый подход должен быть полезен для любых исследователей, изучающих скорость таяния других ледников. Она добавила, что это помогло бы улучшить прогнозы глобального повышения уровня моря.
«Будущее повышение уровня моря в первую очередь определяется тем, сколько льда хранится в этих ледяных щитах», - сказал Сазерленд. «Мы фокусируемся на границах раздела океан-лед, потому что именно оттуда поступает дополнительное таяние и лед, которые контролируют, как теряется припай. Чтобы улучшить моделирование, мы должны больше знать о том, где происходит таяние и задействованные обратные связи."