В новом исследовании говорится, что многие шельфовые ледники, окружающие Антарктиду, могут быть подвержены быстрому разрушению, если повышение температуры приведет к попаданию талой воды в многочисленные трещины, которые в настоящее время проникают в их поверхность. Шельфы помогают замедлить скольжение внутренних ледников к океану, поэтому, если они рухнут, в результате уровень моря во всем мире может резко подняться. Исследование появится на этой неделе в ведущем журнале Nature.
Шельфовые ледники - это гигантские языки льда, плавающие в океане по краям континента. Огромные наземные ледники позади них постоянно оттесняются в сторону моря. Но поскольку многие шельфы в основном заключены в обширные бухты и заливы, они сжаты с боков и замедляют движение ледников - что-то вроде человека в узком коридоре, упирающегося руками в стены, чтобы замедлить того, кто пытается протолкнуться мимо них. Но шельфовые ледники испытывают конкурирующее напряжение: они растягиваются по мере приближения к океану. Спутниковые наблюдения показывают, что в результате они разрываются; большинство изрезано многочисленными длинными трещинами, перпендикулярными направлению растяжения. Трещины, образующиеся на поверхности, могут иметь глубину в десятки метров; другие, формирующиеся снизу, могут проникать сквозь лед на сотни метров вверх. Некоторые разломы имеют ширину в сотни метров.
В настоящее время большая часть полок заморожена круглый год и стабильна. Но ученые прогнозируют, что повсеместное потепление может произойти позже в этом столетии. И существующие исследования показали, что даже незначительные колебания температуры могут вызвать повсеместное таяние. Это может вызвать выброс талой воды в поверхностные трещины. Такие выбросы потенциально могут вызвать гидроразрыв пласта - процесс, при котором жидкая вода, тяжелее льда, резко заставит трещины раскрыться и вызвать быстрый распад шельфа. По оценкам нового исследования, от 50 до 70 процентов площади шельфовых подпирающие ледники уязвимы для таких процессов.
«Дело не только в плавлении, но и в том, где оно плавится», - сказал ведущий автор Чинг-Яо Лай, научный сотрудник Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
«Шельфовые ледники - это слабое место, где взаимодействуют атмосфера, лед и океан», - сказал соавтор исследования Джонатан Кингслейк, гляциолог из Ламонт-Доэрти. «Если они заполнятся талой водой, после этого все может произойти очень быстро, и это может иметь серьезные последствия для уровня моря."
Гидроразрыв пласта уже произошел в нескольких местах. Части шельфового ледника Ларсена, который оставался стабильным в течение как минимум 10 000 лет, распались всего за несколько дней в 1995 и 2002 гг. За этим последовал частичный раскол шельфового ледника Уилкинса в 2008 и 2009 гг. причины: гидроразрыв. Ларсен и Уилкинс представляют собой одни из самых северных льдов на континенте, поэтому они первыми пострадали от повышения температуры и сезонного таяния.
Новое исследование следует за статьей 2017 года под руководством Кингслейка, показывающей, что сезонные пруды и ручьи на поверхности льда встречаются в Антарктиде гораздо чаще, чем считалось ранее; некоторые достигают в пределах 375 миль от Южного полюса. Но большинство занесенных в каталог объектов находятся в местах, не подверженных гидроразрыву пласта. Новое исследование показывает, что на данный момент только около 0,6 процента шельфовых ледников Восточной Антарктики, которые служат опорой, испытывают застой талой воды, что делает их уязвимыми. Гораздо больший процент потенциально окажется под угрозой исчезновения, если потепление продолжится.
В сотрудничестве с Кэмероном Ченом, исследователем из Google, Лай обучил модель машинного обучения для определения мест разломов шельфового ледника в Антарктиде, чтобы создать первую карту таких особенностей на всем континенте. Хотя большинство трещин в настоящее время не содержат жидкой воды, ученые рассматривали будущие случаи, когда талая вода могла бы полностью заполнить поверхностные трещины. Это позволило им предсказать, какие части шельфа будут уязвимы для гидроразрыва, учитывая конкурирующие силы сжатия с боков и растяжения льда сзади наперед.
Они подсчитали, что приток жидкости в существующие трещины потенциально может оказать достаточное воздействие, чтобы вызвать широкомасштабный гидроразрыв на 50-70 процентах площадей шельфового ледника, обеспечивающих опору. Основными исключениями были небольшие, более твердые участки льда, расположенные ближе всего к земле, которые испытывают меньшую нагрузку от растяжения. Концевые части шельфов, в основном окруженные открытым океаном, также уязвимы, но свободно плавающие, они не помогают сдерживать ледники.
Хотя в исследовании содержится предупреждение, исследователи говорят, что не могут предсказать поведение шельфовых ледников с какой-либо точностью. «Насколько быстро талая вода будет образовываться и заполнять эти трещины - это первый вопрос», - сказал Кингслейк. Он сказал, что наихудшим сценарием будет то, что «много мест будет покрыто большим количеством воды к концу века». Но прогнозы сильно различаются в зависимости от того, какие модели используют ученые и насколько энергично человечество сокращает выбросы парниковых газов или нет. По его словам, второй вопрос заключается в том, будут ли проводиться гидроразрывы пласта в определенных местах. Третий вопрос: не будет ли процесс убегать, вызывая взрывной распад шельфа по типу Ларсена.
Теодор Скамбос, ведущий антарктический гляциолог и сотрудник Национального центра данных по снегу и льду, сказал, что газета «отлично указывает на области, о которых можно сказать: «Если здесь талые воды, то, скорее всего, они треснут». на полке». Он добавил, что повышение летних температур вдоль побережья «имеет огромные последствия для уровня моря».
«В конце концов, все шельфовые ледники могут быть покрыты талой водой», - сказал Лай. «Но у нас нет временных рамок, и осталось много важных вопросов».
Соавтором исследования также был Мартин Уиринг из Эдинбургского университета; Пьер Жентин, Гарольд Ли и Джулиан Спергель из Колумбии; и Дж. Мельхиор ван Вессем из Утрехтского университета.