Лабораторная установка имитирует эрозию Арктики, чтобы выяснить, почему береговые линии разрушаются
Арктические береговые линии разрушаются и обрушиваются в море. Действие волн, повышение уровня моря и таяние вечной мерзлоты способствуют масштабной эрозии, которая уже вынудила целые поселения отодвинуться дальше от кромки воды.
Чтобы понять, как эти силы сочетаются, разрушая береговые утёсы, Олорунфеми Омонигбехин и его коллеги создали в лаборатории микрокосм арктического побережья. Их исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Earth Surface. Учёные смоделировали грунт, содержащий вечную мерзлоту, смешав воду и песок в пропорциях, максимизирующих плотность песка, спрессовали смесь гидравлическим прессом и заморозили её.
Затем эти блоки искусственной мерзлоты подвергали воздействию волн в охлаждаемом волновом лотке — длинном и узком резервуаре для генерации волн. В ходе эксперимента варьировались высота и частота волн, чтобы наблюдать за реакцией мерзлоты.
Метод позволил воспроизвести наблюдаемые в природе модели эрозии, которые подтачивают основание береговых обрывов. Высота волны оказала наибольшее влияние на скорость эрозии: при самых высоких волнах эрозия была вдвое интенсивнее, чем при низких. Частота волн, в свою очередь, сильно влияла на высоту ниши (выемки), вымываемой у основания утёса.
Когда исследователи увеличили содержание льда в грунте, добавив больше воды перед заморозкой, они обнаружили, что более высокое содержание льда снижает начальную скорость эрозии (поскольку льду требуется больше времени на оттаивание).
Этот результат предполагает, что береговые линии с высоким содержанием льда, которые в настоящее время кажутся стабильными, могут не испытывать высокой эрозии в краткосрочной перспективе, но способны разрушиться внезапно, если текущие темпы глобального потепления сохранятся. Это согласуется с теорией о том, что изменение климата может спровоцировать переломные моменты (tipping points). Однако авторы подчёркивают, что для подтверждения этого вывода необходимы дополнительные исследования.