Новая статья предлагает свежий взгляд на силы, вызывающие таяние крупнейшего в мире шельфового ледника.
Шельфовый ледник Росса, часть Антарктического ледяного щита, плавающего в океане, имеет толщину в несколько сотен метров и занимает площадь более 480 000 квадратных километров, что примерно равно площади Испании. Его величина и тот факт, что истончение шельфового ледника ускорит поток ледяных щитов Антарктиды в океан, означают, что он несет в себе значительный потенциал повышения уровня моря, если он растает. Таяние шельфовых ледников, таких как Росс, может привести к тому, что уровень моря в ближайшие несколько столетий поднимется на несколько футов.
Исследование, только что опубликованное в Журнале геофизических исследований: океаны, помогает выявить локальные факторы, влияющие на стабильность шельфового ледника Росса, уточняя прогнозы того, как он изменится и повлияет на повышение уровня моря в будущем.
Предыдущие исследования таяния шельфовых ледников были сосредоточены на потеплении глобальных вод. Тем не менее, данные Rosetta за три года показывают, что шельфовый ледник Росса тает из-за местных поверхностных вод, и что таяние происходит на неожиданной части шельфа. Эти открытия были опубликованы в статье Rosetta, опубликованной в мае; новое исследование подробно описывает источник этой странной активности.
Исследование проводится в рамках проекта Rosetta-Ice, трехлетнего сбора геологических, океанографических и гляциологических данных в Антарктиде. Проект огромен по своему масштабу, в нем участвует междисциплинарная группа из нескольких учреждений со специализированным оборудованием для сбора первых в своем роде антарктических данных.
Новый подход
Команде Rosetta нужны были данные о температуре океана, солености, глубине и циркуляции вокруг шельфового ледника. Традиционно эти океанографические данные получают двумя способами: исследовательскими рейсами и глубоководными швартовками. Поскольку море Росса покрыто морским льдом большую часть года, судовые измерения ограничены коротким периодом высокого южного лета. С другой стороны, пришвартованные датчики могут собирать данные в течение нескольких лет; однако обычно их размещают не выше 200 метров от поверхности воды, чтобы избежать прохождения айсбергов, поэтому они дают менее полную картину того, что происходит вокруг шельфового ледника.
Учёные из Розетты применили новый подход к сбору данных из моря Росса. Они развернули шесть поплавков для профилирования, называемых поплавками Air-Launched Autonomous Micro Observer или ALAMO. Они прикрепили парашюты к поплавкам и запустили их из самолета Национальной гвардии Нью-Йорка с высоты 2500 футов над ледяной водой внизу. Инструменты были запрограммированы так, чтобы избегать морского льда, который мог повредить их внешние датчики и антенны. Кроме того, команда применила новый подход, «парковав» поплавки на морском дне между профилированием, чтобы ограничить их дрейф в океанских течениях.
Поплавки собирали данные о температуре и солености от морского дна до поверхности, ежедневно отправляя данные команде через спутник. Семь других поплавков, отправленных с корабля тремя годами ранее, обеспечили регистрацию состояния океана дальше на север, вдали от шельфового ледника.
Локальные эффекты
«В других местах Антарктиды шельфовые ледники тают из-за потоков глобальной теплой воды из глубин океана к побережью», - объяснил Дэйв Портер, ученый из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти, который руководил новым исследованием. «Но изменение скорости таяния Росса вызвано в основном локальным накоплением тепла в поверхностном слое. Вопрос в том, что определяет, сколько тепла мы накапливаем летом? И ответ заключается в том, что это в основном вызвано локальными погодными процессами. по фронту льда."
Команда обнаружила, что основным источником тепла океана, вызывающего таяние шельфового ледника, был солнечный свет, согревающий верхний слой океана после исчезновения морского льда в этом регионе в летнее время; Морской лед обычно отражает солнечный свет, тогда как более темная морская вода поглощает его. Команда также измерила большое количество пресной воды, поступающей в море Росса от быстро тающих шельфовых ледников в море Амундсена к востоку от моря Росса. Как только эта дополнительная пресная вода достигает фронта льда, она меняет то, как тепло смешивается с поверхностью к основанию шельфового ледника, где происходит таяние, что приводит команду к выводу, что будущая стабильность шельфового ледника Росса зависит от меняющихся прибрежных условий как в Море Амундсена и близко к фронту шельфового ледника.
Ученые отметили, что повышенный нагрев океана и таяние шельфовых ледников может произойти, если летний сезон, в течение которого море свободно ото льда, станет длиннее, например, если смена местных ветров оттолкнет морской лед от шельфовый ледник или уменьшение летней облачности, позволяющее большему количеству солнечного света достигать поверхности океана.
Соавтор Скотт Спрингер из отдела исследований Земли и космоса в Сиэтле сказал, что «этот новый подход к сбору данных с удаленных континентальных шельфов Антарктиды дает новый способ проверить надежность численных моделей, которые мы используем, чтобы понять, как Антарктика Ледяной щит отреагирует на будущие изменения в океанах вокруг Антарктиды».
Важность местных условий у кромки льда также показывает, что исследователи должны найти способ включить эти мелкомасштабные процессы в глобальные климатические модели, которые ученые используют для моделирования климатических воздействий в ближайшие столетия. Тестирование и уточнение глобальных моделей будет иметь решающее значение для сужения диапазона прогнозов относительно того, сколько льда Антарктика потеряет в будущем климате и как поднимется уровень моря.
Соавтору Хелен Аманде Фрикер из Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего исследование также показывает, насколько важно изучать относительно стабильные районы, такие как шельфовый ледник Росса.«Многие текущие полевые программы сосредоточены на частях Антарктиды, которые, как известно, меняются, но мы также должны собирать наблюдения в регионах, которые не меняются, чтобы понять, как работает ледяной щит в целом», - сказала она. «Это очень важно, потому что прогнозы влияния Антарктиды на уровень моря в будущем климате по-прежнему сильно разнятся».
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.