Таяние ледяных щитов в точках, где они плавают по Мировому океану и вдоль него, является главной климатической причиной повышения уровня моря. Но меньше известно о степени таяния, вызванного теплой соленой морской водой, которая просачивается под «заземленные» части ледяных щитов вдоль суши, а также о том, что происходит, когда эта смесь проникает глубоко под ледники.
Некоторую ясность может внести новое исследование, опубликованное в журнале The Cryosphere под руководством Александра Робеля, доцента Школы наук о Земле и атмосфере. Робель, который возглавляет Группу по льду и климату в Технологическом институте Джорджии, и его команда исследователей разработали теорию, согласно которой таяние ледников может происходить быстрее, чем предполагалось ранее.
«Документ показывает, что теплая морская вода может проникать под ледники, и если она вызывает таяние на дне ледника, прогнозы будущего повышения уровня моря могут быть в два раза выше текущих оценок», - говорит Робель. «Иными словами, наше исследование показало, что линия заземления (где ледниковый лед встречается с водой) не является своего рода непроницаемым барьером между ледником и океаном, как предполагалось ранее»..
Используя прогнозы, основанные на математических и вычислительных моделях, исследование показывает, что вторжение морской воды в плоские или обратные непроницаемые пласты может произойти на расстоянии до десятков километров вверх по течению от конца ледника или линии заземления.
Свежая талая вода сохраняет температуру, близкую к температуре льда, из которого она пришла, но соленая морская вода, проникающая под ледники, может также приносить тепло из океана, что, по мнению исследователей, может вызвать гораздо более высокие темпы таяния ледника. внизу.
Соавторами исследования Робеля являются Эрл Уилсон, научный сотрудник Калифорнийского технологического института, и Хелен Серусси, доцент Дартмутского колледжа.
Новое исследование использует базовую математическую теорию потока жидкости и большие компьютерные модели, запущенные на высокопроизводительном вычислительном кластере Партнерства для передовой вычислительной среды (PACE) в Технологическом институте Джорджии, чтобы делать свои прогнозы, и основывается на исследовании 2020 года, проведенном под руководством Уилсона, который показал, как такие вторжения могут происходить с помощью лабораторных экспериментов.
«Прошлые измерения, проведенные полевыми экспедициями и спутниками, показали, что морская вода может проникать в подледниковые каналы талой воды, - отмечает Уилсон, - подобно тому, как океан может течь вверх по течению и смешиваться с речной водой в типичном эстуарии. Наше исследование показывает, что подледниковые эстуарии не только возможны, но и вероятны в широком диапазоне реалистичных сценариев, и их существование имеет серьезные последствия для будущего повышения уровня моря».
«Моделирование показывает, что даже несколько сотен метров базального таяния, вызванного вторжением морской воды вверх по течению от линий заземления морского ледяного щита, могут привести к тому, что прогнозы потери объема морского ледяного щита будут на 10-50 процентов выше», - объясняет Робель. «Километры базального таяния, вызванного вторжением, могут привести к прогнозируемой потере объема ледяного щита более чем вдвое в течение следующего столетия».
Робель добавляет, что эти результаты предполагают, что необходимы дальнейшие наблюдения, экспериментальные и численные исследования, чтобы определить условия, при которых происходит вторжение морской воды, и действительно ли оно приведет к быстрому отступлению морского ледяного щита и повышению уровня моря в будущем.. Исследовательская группа начнет изучать измерения прошлых полевых экспедиций, чтобы подтвердить, верна ли их теория, и работает над получением финансирования в следующем году, чтобы отправиться в Антарктиду и искать такое вторжение в целевой экспедиции.
"В целом, это вносит свой вклад в важную часть текущей работы, которая пытается оценить, как быстро тают ледяные щиты в меняющемся климате, - добавляет Робель, - и какие физические процессы имеют отношение к этим быстрым изменениям".