Мощный поток подземных вод дестабилизирует лед в Великих озерах Северной Америки, показывают модели

Мощные импульсы подземных вод поднимаются из-под озер Мичиган и Гурон, которые вместе образуют одну из крупнейших пресноводных систем мира. Этот поток может кардинально менять то, как и где формируется лед, что имеет важные последствия для ледово-климатических моделей. Новое исследование предполагает, что традиционные модели могут недооценивать, как подземные воды могут дестабилизировать озерный лед вдоль береговых линий.

Сэйед Мемари из Колорадской горной школы и его коллеги, в работе, недавно опубликованной в Water Resources Research, построили связанные гидродинамические и ледовые модели. Эти модели учитывают пространственно и временно изменчивый сброс подземных вод на дне озер Мичиган и Гурон. Ключевой вывод: когда поток подземных вод усиливается, он действует как слабый, но постоянный источник тепла, доставляя более теплую воду из недр и задерживая рост льда или способствуя его таянию.

Авторы протестировали ряд сценариев. При низких потоках (в 10 раз выше базового) воздействие незначительно. При умеренном потоке (в 100 раз выше) подземные воды могут нарушить термическую стратификацию, вынося теплую воду вверх, что мешает стабилизации льда. В наиболее экстремальных режимах (в 1000 раз выше) эффект становится драматичным: в прибрежных и мелководных зонах лед термически дестабилизируется, а таяние начинается намного раньше и проникает дальше вглубь акватории, чем предсказывают модели без учета подземных вод.

Интересно, что дестабилизирующее влияние наиболее сильно у берегов из-за большего притока подземных вод, тогда как в глубокой центральной части озера эффект ослабляется объемом воды и изоляцией. В контексте изменения климата рост температуры подземных вод и изменение режима их питания могут усилить эти потоки, что приведет к дальнейшему сокращению ледового покрова в прибрежных зонах.

Включение изменчивых потоков подземных вод в модели позволяет создать более реалистичную картину зимнего льда в крупных озерах в будущих климатических сценариях. Поскольку ледовый покров влияет на экологические процессы, эрозию берегов, качество воды и зимнюю навигацию, более точные прогнозы имеют практическое значение. Авторы отмечают, что для проверки моделей необходимы прямые измерения сброса подземных вод подо льдом и температурных профилей у дна.