Было обнаружено, что наполнение и осушение озер талой воды вызывает изгиб плавучего шельфового ледника Антарктики, что потенциально угрожает его устойчивости.
Группа британских и американских исследователей под руководством Кембриджского университета измерила, насколько изгибается шельфовый ледник Мак-Мердо в Антарктиде в ответ на наполнение и осушение озер талой воды на его поверхности. Этот тип изгиба был выдвинут гипотезой ранее и моделировался с помощью компьютерных моделей, но это первый раз, когда это явление было измерено в полевых условиях. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Результаты демонстрируют связь между поверхностным таянием и ослаблением антарктических шельфовых ледников и подтверждают идею о том, что недавний распад шельфовых ледников вокруг Антарктического полуострова мог быть вызван, по крайней мере частично, большим количеством поверхностной талой воды. в ответ на потепление атмосферы.
По мере того, как климат продолжает нагреваться, все больше и больше шельфовых ледников могут стать уязвимыми для изгибов, трещин и расколов в течение следующего столетия.
Большая часть антарктического континента покрыта Антарктическим ледяным щитом, толщина которого достигает четырех километров и содержит достаточно льда, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 58 метров. На большей части континента и большую часть года температура воздуха значительно ниже нуля, а поверхность льда остается замороженной. Но около 75% ледяного покрова окаймлено плавучими шельфовыми ледниками толщиной до километра, в основном ниже уровня моря, но с выступающими над водой десятками метров общей высоты. В летние месяцы, когда температура воздуха поднимается выше точки замерзания, поверхности этих шельфовых ледников подвержены таянию.
«О поверхностных водах на шельфовых ледниках известно уже давно», - сказал соавтор исследования доктор Ян Уиллис из Кембриджского института полярных исследований имени Скотта. «Более 100 лет назад члены команды Нимрода Шеклтона и северной группы Британской антарктической экспедиции Скотта нанесли на карту и зафиксировали воду на шельфовом леднике Нансена, примерно в 300 километрах от того места, где мы проводили наше исследование на шельфовом леднике Мак-Мердо. В течение нескольких десятилетий по спутниковым снимкам также можно было наблюдать повсеместное образование поверхностных талых вод на многих шельфовых ледниках каждое лето».
Что до конца не известно, так это степень, в которой поверхностные воды могут дестабилизировать шельфовый ледник, особенно в более теплое лето, когда образуется больше талой воды. Если склон шельфового ледника достаточно крутой, вода может стекать с шельфового ледника в океан крупными поверхностными реками, смягчая любую потенциальную нестабильность.
Опасность возникает, если вода скапливается в углублениях на поверхности шельфового ледника, образуя большие озера. Дополнительный вес воды будет давить на плавучий лед, заставляя его немного погрузиться в море. Лед вокруг края озера будет прогибаться вверх, чтобы компенсировать это. «Если затем озеро высыхает, шельфовый ледник теперь изгибается назад, поднимаясь вверх там, где раньше было озеро, и опускаясь по краю», - говорит ведущий автор доктор Элисон Бэнвелл, также из SPRI. «Именно это наполнение и осушение озер вызывает изгиб шельфового ледника, и, если напряжения достаточно велики, могут также образоваться трещины».
Банвелл и соавтор профессор Дуг Макайил из Чикагского университета ранее предположили, что заполнение и осушение сотен озер могло привести к катастрофическому распаду шельфового ледника Ларсена Б в 2002 году, когда 3 250 квадратных километров льда было потеряно всего за несколько дней.
«Мы смогли смоделировать быстрое разрушение этого шельфового ледника с помощью нашего механизма разрушения, вызванного нагрузкой талой воды», - сказал Банвелл.«Однако проблема заключалась в том, что никто на самом деле не измерял изгиб и трещины шельфового ледника в полевых условиях, поэтому мы не смогли полностью ограничить параметры в нашей модели. Отчасти поэтому мы решили попытаться измерить процесс на Мак-Мердо. шельфовый ледник."
Используя вертолеты, снегоуборочные машины и собственные ноги, исследователи установили серию датчиков давления для отслеживания подъема и падения уровня воды в впадинах, которые превратились в озера, и GPS-приемники для измерения небольших вертикальных перемещений. шельфового ледника.
«Для получения данных потребовалось много работы, но они раскрывают захватывающую историю», - сказал Макайл. «Большая часть сигнала GPS связана с океанскими приливами, которые перемещают плавучий шельфовый ледник вверх и вниз на несколько метров дважды в день. Но когда мы удалили этот сигнал приливов, мы обнаружили, что некоторые приемники GPS перемещаются вниз, а затем вверх примерно на один метр. в течение нескольких недель, в то время как другие, всего в нескольких сотнях метров, почти не двигались. Те, которые больше всего двигались вниз, а затем вверх, располагались там, где озера наполнялись и осушались, и движение от озер было относительно небольшим. Именно это дифференциальное вертикальное движение показывает, что шельфовый ледник изгибается. Мы ожидали такого результата, но когда мы его получили, было очень приятно."
Команда надеется, что их работа вдохновит других на поиск доказательств изгиба и разрушения на других шельфовых ледниках вокруг Антарктиды. Их работа также поможет в разработке моделей ледяных щитов в масштабе, которые можно будет использовать для прогнозирования стабильности шельфовых ледников в будущем и понимания механизмов контроля размера шельфовых ледников, поскольку они действуют как буферы против быстро движущегося льда с континента. По мере того, как шельфовые ледники сокращаются, ледники и ледяные потоки позади них быстрее стекают в океан, способствуя глобальному повышению уровня моря.
Работа финансировалась Национальным научным фондом США, Leverhulme Trust, НАСА и CIRES Университета Колорадо, Боулдер.