Два новых исследования, проведенных исследователями из Калифорнийского университета в Ирвине и НАСА, выявили самые высокие темпы отступления ледников, когда-либо наблюдавшиеся в Западной Антарктиде, и предлагают беспрецедентный взгляд на таяние льда на плавающих нижних сторонах ледников. Результаты показывают, как взаимодействие между условиями океана и коренной породой под ледником может влиять на замороженную массу, помогая ученым лучше прогнозировать будущую потерю льда в Антарктиде и глобальное повышение уровня моря.
В ходе исследований были изучены три соседних ледника, которые тают и отступают с разной скоростью. Ледники Смита, Поупа и Келера впадают в шельфовые ледники Дотсона и Кроссона в заливе моря Амундсена в Западной Антарктиде, части континента с наибольшим уменьшением площади льда.
«Наш основной вопрос заключается в том, как сектор моря Амундсена в Западной Антарктиде будет способствовать повышению уровня моря в будущем, особенно после наших наблюдений за массовыми изменениями в этом районе за последние два десятилетия», - сказал Бернд Шойхль из UCI. ведущий автор первого из двух исследований, опубликованных в журнале Geophysical Research Letters в августе.
«Используя спутниковые данные, мы продолжаем измерять эволюцию линии заземления этих ледников, что помогает нам определить их стабильность и то, какую массу ледник набирает или теряет», - сказал ученый, занимающийся изучением системы Земли. «Наши результаты показывают, что наблюдаемые ледники продолжают терять массу и, таким образом, способствуют глобальному повышению уровня моря."
Команда Шойхля сравнила радарные измерения миссии Sentinel-1 Европейского космического агентства и данные более ранних спутников ERS-1 и ERS-2, чтобы определить изменения в линии заземления каждого ледника - границе, где он теряет контакт с коренной породой и начинает плавать в океане.
Линия заземления важна, потому что почти все таяние ледников происходит на нижней стороне этой плавучей части, называемой шельфовым ледником. Если ледник теряет массу из-за усиленного таяния, он может начать дрейфовать дальше вглубь суши от своей прежней линии заземления, точно так же, как лодка, застрявшая на песчаной отмели, может снова всплыть, если убрать тяжелый груз. Это называется отступлением линии заземления.
Исследователи UCI и НАСА обнаружили, что линия заземления ледника Смита отступала на 1,24 мили (2 километра) в год с 1996 года. линия заземления ледника Колера, которая постепенно отступала, на самом деле продвинулась вперед 1.24 мили (2 километра) с 2011 года.
Шойхль считает, что радарная миссия Sentinel-1 изменила взгляд ученых на полярные ледяные щиты. «Это группировка из двух спутников с финансированием более 20 лет, и Европа выделяет ресурсы для регулярного сбора данных о ледяном щите», - сказал он. «Наша работа показывает, что собранные данные очень хорошо подходят для изучения ледникового щита, и мы можем объединить их с другими наборами спутниковых и воздушных данных, чтобы получить более подробные сведения об этих ледниках».
Для отдельного исследования Ала Хазендар из Лаборатории реактивного движения НАСА, соавтор статьи Шойхля, измерил потери льда на дне трех ледников, которые, как он подозревал, могли влиять на изменения их линий заземления. Его работа, опубликованная сегодня в журнале Nature Communications, включала измерение толщины и высоты льда с помощью радаров и лазерных альтиметрических приборов, используемых в операции НАСА «Ледяной мост» и более ранних кампаниях НАСА в воздухе.
Радиолокационные волны проникают в ледники на всем пути к их основанию, что позволяет напрямую оценить, как различались профили дна трех ледников на их линиях заземления в период с 2002 по 2014 год. Лазерные измерения высоты поверхности использовались для вывода об изменениях в толщина плавучих шельфовых ледников.
Предыдущие исследования с использованием других методов показали, что средняя скорость таяния на дне шельфовых ледников Дотсон и Кроссон составляет около 40 футов (12 метров) в год. Хазендар и его команда, анализируя свои прямые радиолокационные измерения, обнаружили ошеломляющие темпы потери льда с нижней стороны ледников на океанских сторонах их линий заземления. Самый быстротающий ледник Смита потерял от 984 до 1607 футов (от 300 до 490 метров) в толщину в период с 2002 по 2009 год вблизи линии заземления, или до 230 футов (70 метров) в год..
Эти годы охватывают период, когда вокруг моря Амундсена наблюдалась быстрая потеря массы. Региональный масштаб снижения заставил ученых серьезно подозревать, что должно было иметь место увеличение притока океанского тепла под шельфовыми ледниками.«Наши наблюдения предоставляют важные доказательства в поддержку этого подозрения, поскольку они напрямую показывают интенсивность таяния льда на дне ледников в этот период», - сказал Хазендар.
«Если бы я использовал данные только одного прибора, я бы не поверил тому, на что смотрю, потому что истончение было таким большим», - добавил он. Однако два прибора IceBridge, в которых используются разные методы, измеряли одинаковую скорость потери льда.
Хазендар сказал, что быстрое отступление и истончение Смита, вероятно, связано с формой подстилающей породы, по которой он отступал в период с 1996 по 2014 год, которая наклонялась вниз к внутренней части континента, и океаническими условиями в полости под ледником. По мере того, как линия заземления отступала, теплая и плотная океанская вода могла достигать вновь открытых более глубоких частей этой полости, вызывая еще большее таяние.
В результате, по словам Хазендара, «все больше участков ледника становятся тоньше и всплывают, а это означает, что линия заземления продолжает отступать и так далее.«Отступление Смита может замедлиться теперь, когда его линия заземления достигла скалы, которая поднимается дальше вглубь суши от линии заземления 2014 года. Поуп и Колер, напротив, находятся на скале, которая наклонена вверх к внутренней части.
Остается вопрос, будут ли другие ледники в Западной Антарктиде вести себя больше как Смит или как Поуп и Колер. Многие ледники в этом секторе Антарктиды лежат на ложах, которые углубляются вглубь суши, как ледник Смита. Тем не менее, Хазендар и Шойхл сказали, что исследователям нужно больше информации о форме коренных пород и морского дна подо льдом, а также больше данных о циркуляции и температуре океана, чтобы иметь возможность лучше прогнозировать, сколько льда эти ледники внесут в океан. в меняющемся климате.
Соавторами Шойхля по исследованию «Письма о геофизических исследованиях» являются Хазендар и Джереми Мужино из JPL, Матье Морлихем и Эрик Риньо из Департамента наук о системе Земли UCI.
Соавторами Хазендара по исследованию Nature Communications являются Мужино, Риньо, Шойхль и Изабелла Великогна из UCI, а также Дастин Шредер, Хелен Серусси, Майкл Шодлок и Тайлер Саттерли из JPL.