Будущее антарктического льда: новое исследование раскрывает математику талых озер

Исследователи из Технологического института Джорджии разработали математическую формулу для прогнозирования размеров озер, образующихся на тающих ледниковых щитах. Они обнаружили, что глубина и площадь этих озер связаны с топографией самого ледяного щита.

Команда использовала физику, модельные симуляции и спутниковые снимки для создания простых математических уравнений, которые можно легко интегрировать в существующие климатические модели. Это первый в своем роде инструмент, который уже улучшает климатические прогнозы. Результаты показывают, что большинство таких озер будут иметь глубину менее метра и могут покрывать до 40% площади поверхности ледникового щита.

«Талые озера играют важную роль в стабильности ледникового щита, но ранее не было ограничений на то, какого максимального размера мы можем ожидать их в Антарктиде», — говорит ведущий автор исследования Даниэль Грау, аспирант Школы наук о Земле и атмосфере. Многие модели не включают никаких данных об озерах на поверхности ледниковых щитов, в то время как другие симулируют рост этих озер до обрушения льда. Наши результаты показывают, что реальность находится где-то посередине — и что максимальный размер этих озер можно предсказать с помощью этих новых уравнений».

Исследование, опубликованное в Nature Communications, началось с изучения свойства «самоподобия» антарктического ледяного щита — характеристики, связанной с шероховатостью поверхности на различных масштабах. Разработав алгоритм и интегрировав его в модель, команда смогла смоделировать, как озера формируются на разных поверхностях. Это легло в основу математических уравнений, предсказывающих глубину и площадь озера на основе свойства самоподобия. Проверка по спутниковым данным Landsat подтвердила соответствие прогнозов реальным наблюдениям.

«Превращая сложные модели и спутниковые данные в простые прогностические уравнения, мы даем климатическим моделям новую линзу, чтобы увидеть будущее, — говорит Грау. — Это небольшой кусочек пазла, но тот, который помогает нам понять, как ледниковые щиты реагируют на потеплевший мир».