Раскрытие «неудобной правды» о движении ледников

Прогнозирование изменения климата зависит от множества факторов, не учтенных должным образом в современных моделях, таких как движение крупных полярных ледяных щитов при таянии их краев. Это, в свою очередь, требует более глубокого понимания процессов, происходящих под нагрузкой, которые влияют на течение и движение льда. Недавний семинар Европейского научного фонда (ESF) объединил гляциологов, геологов и экспертов по процессам разрушения в других кристаллических материалах, таких как металлы и горные породы, для обсуждения прогресса и будущих задач в этой области.

Ключевая проблема заключается в необходимости интеграции процессов разных масштабов — от молекулярного до уровня целых ледяных щитов — для создания точных прогностических моделей. В то время как молекулярные процессы внутри отдельных кристаллов льда изучены хорошо, свойствам льда на уровне зерен (упорядоченных групп кристаллов размером 1–3 см) уделялось мало внимания. Именно зерно, из-за сильной механической анизотропии, фундаментально для движения льда. «Эти процессы гораздо менее изучены, и можно сказать, что они более "запутанные"», — отметил сопредседатель семинара ESF Пол Бонс. Задача состоит в том, чтобы преобразовать полученные знания о процессах на уровне зерен в улучшенные реологические модели, изучающие течение материалов под нагрузкой.

Как подчеркнул Бонс, такие знания необходимы не только для построения лучших моделей ледяных щитов, но и для понимания процессов в мантии Земли, что может помочь в прогнозировании землетрясений и извержений вулканов. «Интересно здесь именно сходство между всеми этими соединениями, а не различия. По сути, одни и те же процессы происходят во льду, минералах и металлах», — сказал геолог.

Различия кроются в балансе этих процессов: взаимодействия между кристаллами внутри зерен более значимы во льду, чем в металлах или горных породах. Как отметил другой сопредседатель, Серхио Фариа, разрешение этих вопросов крайне важно, поскольку современные модели могут давать высокую погрешность в прогнозах ледовых потоков, что показал анализ ледяных кернов. «Микроструктуры, наблюдаемые в образцах кернов, указывают на активные механизмы деформации в ледяном щите. В зависимости от типа активных механизмов, течение щита может различаться на порядки величин. Поэтому точное понимание микроструктур льда и механизмов деформации необходимо для снижения неопределенности в моделях», — пояснил Фариа.

В свете новых данных классический подход к анализу течения льда — так называемая 3-слойная модель — потребует пересмотра. «Было интересно увидеть, что изучение микроструктур ставит под сомнение стандартные модели для полярного льда, особенно классическую 3-слойную модель и стандартный закон течения льда. Это "неудобная правда", которая усложняет модели крупномасштабного течения льда и, следовательно, влияет на климатическое моделирование», — заключил третий сопредседатель конференции ESF Зепп Кипфштуль.