Эксперименты привели к закону скольжения для улучшения прогнозов скорости движения ледников и повышения уровня моря

Основываясь на экспериментальных данных, полученных с помощью лабораторной установки, имитирующей огромные силы, участвующие в движении ледников, гляциологи вывели уравнение, описывающее движение льда, лежащего на мягкой, деформируемой подстилающей поверхности под необычно быстро движущимися частями ледниковых щитов.

Это уравнение, или «закон скольжения», — это инструмент, который ученые могут включить в компьютерные модели движения ледников по деформируемым ложам из ила, песка, гальки, камней и валунов под такими ледниками, как Западно-Антарктический ледниковый щит. Модели, использующие новый закон скольжения, могут точнее предсказывать, как быстро скользят ледники, сколько льда они сбрасывают в океаны и как это повлияет на повышение уровня моря.

Потенциальный коллапс Западно-Антарктического ледникового щита является крупнейшим источником неопределенности в оценках будущего повышения уровня моря, и эта неопределенность отчасти проистекает из несовершенного моделирования процессов в ледниковых щитах.

Новый закон скольжения и эксперименты, лежащие в его основе, описаны в статье, опубликованной в журнале Science. Эксперименты проводились на 9-футовой кольце-сдвиговой установке в лабораторной морозильной камере. Устройство создает кольцо льда диаметром около 3 футов и толщиной 8 дюймов, на которое гидравлический пресс может оказывать давление до 100 тонн, имитируя вес ледника толщиной 800 футов. Лед окружен жидкостью, поддерживающей его температуру плавления, что обеспечивает скольжение по тонкой водяной пленке, как у всех быстротекущих ледников.

Для экспериментов, приведших к новому закону, использовался реальный ледниковый осадок — тилл, помещенный под ледяное кольцо. Исследователи изучали математическую зависимость между силой торможения (трением) у ложа ледника и скоростью его скольжения, включая влияние разницы между давлением льда на ложе и давлением воды в порах тилла — переменной, называемой эффективным давлением, которая контролирует трение.

«Ледниковый лед — это высоковязкая жидкость, которая скользит по субстрату — в данном случае по деформируемому ложу из тилла, — а трение у ложа создает силу сопротивления, которая его замедляет», — пояснил руководитель проекта Нил Айверсон. Полученные данные выявили взаимосвязь между сопротивлением, скоростью скольжения и эффективным давлением, необходимую для моделирования ледникового потока.

По словам Айверсона, «модели ледниковых щитов, использующие наше новое соотношение для скольжения, будут, как правило, прогнозировать больший сброс льда в океан — и более высокие темпы повышения уровня моря — чем законы скольжения, используемые в настоящее время в большинстве моделей ледниковых щитов».