Второй по величине ледяной щит в мире и единственный крупнейший источник глобального повышения уровня моря потенциально становится нестабильным из-за образования трещин в ответ на более быстрое течение льда и образование большего количества талой воды на его поверхности.
Используя изготовленные на заказ беспилотники, достаточно прочные, чтобы выдерживать экстремальные арктические условия, исследователи из Кембриджского университета провели первые наблюдения с помощью дронов за тем, как образуются трещины под озерами с талой водой на ледяном щите Гренландии. Эти разломы вызывают катастрофические стоки озер, при которых огромные количества поверхностных вод переносятся в чувствительную среду подо льдом.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как вода переносится и как реагирует ледяной щит. Исследователи обнаружили, что приток талой воды расширил озеро, и дренаж начался, когда край озера пересек трещину, образовавшуюся годом ранее..
Каждое лето по мере потепления на ледяном щите Гренландии образуются тысячи озер. Многие из этих озер могут осушаться всего за несколько часов, образуя пещеры, известные как мулины, через которые вода спускается на дно ледяного покрова.
Эти полости обычно остаются открытыми до конца сезона таяния, поскольку талая вода из ручьев и рек на поверхности спускается подо лед. Учитывая, что ледяной щит обычно имеет толщину в километр и более, поток воды в мулен вполне может быть крупнейшим водопадом в мире.
Проводя исследование в лагере на леднике Сторе на северо-западе Гренландии, команда стала свидетелем того, как эта трещина стала активной и как она распространилась на 500 метров вглубь озера, в результате чего озеро быстро осушилось. В ходе нескольких полетов дрона команда смогла задокументировать поток воды в трещину и последующий путь воды подо льдом.
В подробной реконструкции события, которое редко наблюдается непосредственно, команда, в которую также входили исследователи из университетов Аберистуита и Ланкастера, показала, как талая вода вызывает образование новых трещин, а также расширение спящих переломы.
Всего за пять часов пять миллионов кубометров воды - эквивалент 2000 олимпийских бассейнов - вытекли на дно ледяного покрова через трещину, в результате чего образовалась новая полость и уменьшилась озеро до трети его первоначального объема. Это привело к тому, что скорость ледяного потока увеличилась с двух метров в день до более чем пяти метров в день, поскольку поверхностные воды переместились на дно, что, в свою очередь, подняло ледяной щит на полметра.
Кадры с дрона подтверждают компьютерные модели, используемые той же группой исследователей, чтобы показать, что осушение талых озер в Гренландии может происходить в результате цепной реакции. Новое исследование дает представление о том, как эти цепные реакции могут быть запущены через озера, которые могут стекать через существующие трещины.
«Возможно, мы недооценили влияние этих ледников на общую нестабильность Гренландского ледяного щита», - сказал соавтор Том Чадли, аспирант Scott Polar Research и дрон команды. пилот. «Редко наблюдать эти быстро дренирующие озера - нам повезло оказаться в нужном месте в нужное время».
«Эти ледники уже движутся довольно быстро, поэтому влияние озер может показаться не таким драматичным, как на более медленно движущиеся ледники в других местах, но общий эффект на самом деле очень значителен», - сказал доктор. Пол Кристофферсен, руководивший исследованием. «На сегодняшний день большинство наблюдений осуществляется со спутников. Они позволяют нам видеть, что происходит на всем ледяном щите, но наблюдения с помощью дронов дают гораздо больше нюансов в нашем понимании стоков этих озер. Мы также можем наблюдать образование и повторное раскрытие трещин, что невозможно со спутников."
Дроны, которые были построены в Институте полярных исследований Скотта, были оснащены автопилотом и автономно перемещались по заранее запрограммированным траекториям полета в миссиях, которые длились до часа каждая. Кроме того, установив бортовой GPS, команда смогла точно определить местоположение и объединить сотни фотографий, сделанных во время каждой съемки. Фотографии были использованы для создания подробных 3D-реконструкций поверхности ледяного щита.
Выводы показывают, что быстротекущие ледники в Гренландии подвергаются значительному воздействию талых вод с поверхности. Они также показывают, что изменения течения льда происходят в гораздо более короткие промежутки времени, чем до сих пор считалось возможным.
Кристофферсен возглавляет проект RESPONDER, финансируемый ЕС, частью которого было это исследование. Команда RESPONDER использует кадры с беспилотника, чтобы определить «горячие точки», где ледяной щит ведет себя чувствительно.
Используя буровое оборудование, команда теперь изучает, как вода размещается в базальной дренажной системе и как ледяной щит может измениться в ближайшие десятилетия, поскольку климат продолжает нагреваться.
Разница между накоплением снега и потерей льда на ледяном щите Гренландии в настоящее время составляет один миллиард тонн льда, который теряется каждый день. Эта чистая потеря льда растет, что делает Гренландский ледяной щит самым крупным источником глобального повышения уровня моря.
Проект RESPONDER финансируется Европейским исследовательским советом в рамках программы Европейского Союза Horizon 2020. Чадли поддерживается Советом по исследованиям окружающей среды.