Перевернутые «реки» теплой океанской воды размывают изломы краев толстых, плавающих антарктических шельфовых ледников снизу, способствуя созданию условий, которые приводят к распаду шельфовых ледников и повышению уровня моря, согласно новое исследование.
Выводы, опубликованные сегодня в журнале Science Advances, описывают новый процесс, важный для будущего льдов Антарктиды и вклада континента в повышение уровня моря. Модели и прогнозы еще не учитывают вновь понятый и тревожный сценарий, который уже реализуется.
«Циркуляция теплой воды атакует нижнюю часть этих шельфовых ледников в их наиболее уязвимых точках», - сказала Элли, защитившая докторскую диссертацию. в Университете Колорадо в Боулдере, в Национальном центре данных по снегу и льду, входящем в состав CIRES. В настоящее время Элли является приглашенным доцентом наук о Земле в Колледже Вустера в Огайо. «Эти эффекты имеют значение», - сказала она. «Но сколько именно, мы пока не знаем. Нам нужно».
Шельфовые ледники плавают в океане по краям наземных ледяных щитов, и примерно три четверти антарктического континента окружены этими расширениями ледяного щита. Полки могут быть окружены каньоноподобными стенами и неровностями на дне океана. Сдерживаемые этими скальными препятствиями, шельфовые ледники замедляют поток льда из внутренней части континента к океану. Но если шельфовый ледник отступает или распадается, лед на суше гораздо быстрее стекает в океан, увеличивая скорость повышения уровня моря.
Новая работа ученых сосредоточена на двух факторах, сговорившихся о ослаблении шельфовых ледников. Во-первых, текучий лед часто растягивается и трескается по краям или «краям сдвига», особенно когда он течет быстро, сказал Элли. «На MODIS и других спутниковых снимках вы видите все эти трещины».
Поскольку эти скалистые образования текут к океану и становятся частью плавучих шельфовых ледников, они уязвимы для эрозии снизу теплыми шлейфами океанской воды, сообщила команда.
Теплая и пресная вода более плавучая, чем холодная и соленая вода, поэтому она имеет тенденцию «находить» возвышенности в плавучем льду, иногда образуя своего рода «перевернутую реку», которая может разрастаться на мили в ширину и десятки километров в длину. Элли и ее коллеги впервые нанесли на карту эти реки или «базальные каналы» несколько лет назад, обнаружив их в виде складок или прогибов на гладкой ледяной поверхности.
Теперь они собрали все это воедино, показав, что большие базальные каналы с большей вероятностью формируются на границах сдвига - в самых слабых частях - шельфовых ледников с быстрым течением. Пока лед еще лежит на суше, на краях сдвига образуются большие желоба, которые становятся тонкими пятнами, когда лед течет в океан. Теплая океанская вода находит эти тонкие участки вдоль основания шельфового ледника, еще больше разрушая и ослабляя края, делая шельфовые ледники более уязвимыми для отступления и обрушения.
В прошлом исследователи не знали, что теплые шлейфы так часто встречаются под краями шельфового ледника. Команда Элли использовала спутниковые снимки, чтобы показать, что на концах границ сдвига на многих из самых быстро меняющихся ледников Антарктиды теплая вода поднимается на поверхность, тает морской лед и образует области открытой воды, называемые «полыньями». Исследование показало, что эти полыньи формируются год за годом в одних и тех же местах, а это означает, что теплая вода действительно направляется под тонкие, слабые границы сдвига шельфового ледника.
Похоже, что эти процессы происходят на шельфовых ледниках как в Антарктиде, так и в Гренландии, сказал Элли, хотя новая работа посвящена антарктическим ледникам.
Исследовательская группа опубликовала более раннюю работу, посвященную разрушительному воздействию талой воды на поверхность шельфовых ледников. «Теперь мы наблюдаем новый процесс, при котором теплая вода врезается в шельф снизу», - сказал соавтор Тед Скамбос, старший научный сотрудник CIRES в Калифорнийском университете в Боулдере. «Подобно задиранию стеклянной пластины, желоб ослабляет шельф, и через несколько десятилетий он исчезает, освобождая ледяной щит, чтобы он быстрее уходил в океан».
Скамбос и Элли возвращаются в Антарктиду этой осенью, чтобы продолжить работу над ледовой динамикой континента; Скамбос - ведущий ученый в Международном сотрудничестве по изучению ледника Туэйтса.
Работа финансировалась Геологической службой США и Национальным научным фондом.