Когда летние температуры в Гренландии повышаются и начинается сезон таяния, вода скапливается на поверхности, а иногда исчезает в прорубях во льду. Эта вода может в конечном итоге достичь коренных пород, создавая более скользкое и быстрое скольжение ледников. Но куда он девается, попав туда, и что с ним происходит зимой? Новое исследование помогает ответить на эти вопросы.
Ученые смогли наблюдать жидкую воду в отдельных точках, просверливая отверстия, но эти наблюдения ограничены. Усовершенствованная методика, разработанная аспирантом Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета и ее коллегами, теперь впервые расширяет это представление на целые регионы и сезоны, позволяя использовать бортовой ледовый радар для обнаружения талой воды. жизнь подо льдом круглый год.
Первые результаты, только что опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, показывают обширные зимние запасы воды подо льдом. Они предполагают, что реакция ледников на таяние зависит не только от скорости, с которой талая вода стекает вниз, но и от количества воды, хранящейся подо льдом в течение зимы, а также от топографии и проницаемости земли под ним, сказал руководитель исследования. автор, аспирант Колумбийского университета Винни Чу.
«Распределение талой воды постоянно меняется, переключаясь с одного места на другое», - сказал Чу. «Зная, как это распределение меняется в зависимости от сезона, мы можем лучше понять пространственную связь между потоками льда и воды. Чу сказал, что по мере повышения температуры образуется больше талой воды, и исследование предполагает, что Гренландия может хранить часть ее у основания льда. Это может потенциально опосредовать воздействие талой воды на летний ледовый поток за счет поддержания стабильной подледниковой воды. давление в течение года, сказала она.
Ледяной щит Гренландии имеет широкий диапазон температур и примесей, которые заставляют лед замерзать по-разному, и эти различия затрудняют обнаружение проникающим в лед радаром карманов воды подо льдом. Чу и ее коллеги разработали способ корректировки этих изменений, используя трехмерные термомеханические модели ледяных щитов и знания о химическом составе ледяных щитов, чтобы выявить отражательную способность, которая указывает на наличие воды в данных радара..
В исследовании исследователи описывают, где вода преобладала внутри льда в начале сезона таяния и где она присутствовала в конце зимы на леднике Рассела и соседней Исуннгуата-Сермия в западной Гренландии. Они показали, что в начале сезона таяния большая часть талой воды, достигающей коренных пород, проходила по заполненным отложениями впадинам под ледниками. Напротив, зимой можно было увидеть, как большая часть подледниковой воды региона скапливается в более высоких гребнях коренных пород, в то время как впадины на более низких высотах были в основном сухими..
Ученые подозревают, что в более теплую погоду давление воды открывает дренажные системы во льду, позволяя талой воде с поверхности течь в желоба внизу. Эти каналы могут закрываться зимой, так как в них поступает меньше воды и снижается давление воды. В желобах дно, заполненное наносами, обеспечивает лучший дренаж. «Любая оставшаяся подледниковая вода, вероятно, продолжает просачиваться через стоки грунтовых вод, оставляя мало зимних запасов на границе ледяного ложа», - пишут авторы. Но гребни состоят из менее проницаемого материала, поэтому на них может скапливаться вода.
Влияние воды проявляется в изменении скорости движения ледников в течение года. Авторы пишут, что во время сезона таяния 2010 года ледник Рассела тек более чем в два раза быстрее, чем в конце следующей зимы. По словам Чу, ледник ускоряется в начале лета, что свидетельствует о быстром повышении давления воды. В конце лета оно быстро замедляется, что позволяет предположить, что образование каналов во льду способствует более эффективному и быстрому стоку талой воды с ледникового ложа, пишут ученые.
Соседняя Isunnguata Sermia разгоняется медленнее. По словам Чу, это может быть связано с его очевидной обширной емкостью для хранения подледниковой воды, которая может поддерживать давление воды в течение зимы. Ледник Рассела, напротив, имеет меньше зимних запасов воды и испытает большее увеличение давления воды в начале сезона таяния.
«Наши результаты показывают, что зимнее подледниковое гидрологическое состояние может предопределить реакцию ледника на дополнительную талую воду следующим летом», - сказал Чу.
Техника, используемая в исследовании, дает более четкое представление о том, как вода движется подо льдом, чем любой другой существующий метод, сказал Джозеф МакГрегор, гляциолог и геофизик из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который не участвовал в исследовании..
У нас есть преобладающие представления о том, как вода течет по поверхности ледяных щитов, через ледяные щиты и под ледяными щитами. Чего у нас нет, так это хороших наблюдений за тем, где эта вода находится подо льдом большую часть время», - сказал МакГрегор. «Этот результат меняет такое положение вещей. Он также демонстрирует ценность дистанционного зондирования с воздуха для проверки фундаментальных гляциологических гипотез».
Соавторы статьи: Дастин Шредер из Стэнфордского университета; Элен Серусси из Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института; Стивен Палмер из Эксетерского университета; и Тимоти Крейтс и Робин Белл из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти.
Статья «Обширные зимние запасы подледниковой воды под ледяным щитом Гренландии» доступна в Интернете.