Гренландский ледяной щит тает, ежегодно выбрасывая в океан сотни миллиардов тонн воды. Уровень моря неуклонно растет.
Чтобы лучше понять и предвидеть изменения в повышении уровня моря, ученые попытались количественно определить, сколько снега выпадает на ледяной щит в любой конкретный год и где, поскольку снег является основным источником массы ледяного щита. Это оказалось сложной проблемой.
Однако новое исследование, проведенное группой исследователей под руководством Клэр Петтерсен из Центра космических исследований и инженерии Университета Висконсин-Мэдисон, описывает уникальный метод, учитывающий характеристики облаков, который может помочь ответить на некоторые важные вопросы о льдах Гренландии. Лист и его снегопад. Исследование опубликовано сегодня в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.
«Существует множество теорий о том, как в будущем изменятся процессы выпадения осадков над ледяным щитом», - говорит Петтерсен. «Вырастет ли он больше в результате увеличения количества осадков или меньше из-за уменьшения количества осадков?»
Подход Петтерсена заключался в изучении типов облаков, которые приводят к образованию снега на ледяном щите, и изучении различных путей, которые проходят эти облака, прежде чем они образуют снег, на Станции Саммит, давней исследовательской станции, расположенной в центре Гренландии.
Области возвышенностей на ледяном щите не получают обильных осадков, а Саммит-Стейшн, как правило, еще суше. Тем не менее, осадки, которые он получает, имеют решающее значение, говорит Петтерсен, «потому что это единственный доступный источник для наращивания массы на ледяном щите».
Гренландия более чем в два раза больше, чем Техас, и, если весь ледяной щит растает, по оценкам ученых, глобальный уровень моря поднимется примерно на 24 фута.
Петтерсен и ее команда разработали инструмент, который собирал и обрабатывал пятилетние данные эксперимента «Интегрированная характеристика энергии, облаков, состояния атмосферы и осадков на вершине» (или ICECAPS), опираясь на массив наземных инструменты дистанционного зондирования - от доплеровского радара до камеры формирования изображения частиц льда - для сбора атмосферной информации.
Петтерсен воспользовался огромным объемом данных, полученных с помощью прибора, который обычно используется для измерения таких характеристик, как температура и влажность, называемого микроволновым радиометром, и собрал с его помощью информацию об облачной жидкой воде и льде внутри облаков над Гренландией.
Она обнаружила, что осадки на вершине приходятся на два разных типа облаков. Первые облака со смешанной фазой содержат водяной пар, капли переохлажденной облачной жидкости и частицы льда. Они распространены в Арктике.
Второй тип, ледяные облака, содержат только кристаллы льда и не содержат жидкой воды. По словам Петтерсена, эти облака имеют тенденцию быть глубокими, а высота верхней границы облаков достигает 10 км над уровнем моря.
Облака смешанной фазы, образующие снег, образуются вдоль юго-западного побережья Гренландского ледяного щита, где восходящий склон к вершине пологий и беспрепятственный. Петтерсен обнаружил, что они производят 51% снежного покрова, наблюдаемого на вершине.
Ледяные облака, с другой стороны, более характерны для юго-восточного побережья Гренландии, где они сталкиваются с уникальным препятствием: чтобы добраться до станции Summit из Северной Атлантики, они должны преодолеть крутой гребень.
«Если у вас есть сильная штормовая система, она может создать достаточный подъем, чтобы вытянуть влагу с поверхности океана через хребет и пересечь высокое плато центральной части ледяного щита Гренландии», - объясняет Петтерсен.
Хотя это довольно интенсивный процесс, это эффективный способ переносить влажный океанский воздух в центр Гренландии, добавляет она. Команда обнаружила, что эти типы облаков составляют 35 процентов снега, который накапливается на Саммите.
Вместе эти два процесса - с двух разных направлений, которые следуют по разным направлениям на север - помогают обеспечить ключевые механизмы для объяснения снегопада в этом регионе Гренландского ледяного щита. По словам Петтерсена, динамика атмосферы, ответственная за различные типы снега, может быть важной частью головоломки арктического климата.
В отличие от предыдущих исследований, которые опирались на модели или косвенные данные, ее команда смогла использовать наблюдения, полученные непосредственно из исследуемого региона, но они согласуются с более ранними выводами. Петтерсен надеется, что при большем анализе данных за более длительные периоды времени исследователи найдут больше ответов, чтобы объяснить таяние ледяного щита и последующее повышение уровня моря, которое уже оказало влияние на регионы по всей планете.
«Понимание процессов, вызывающих осадки на станции Summit Station, поможет нам лучше понять баланс массы Гренландского ледяного щита, который напрямую связан с изменениями повышения уровня моря», - говорит Петтерсен.