Разгадывая парадокс таяния гималайских ледников

Один из пяти ледников на Земле покрыт слоем каменистого обломочного материала. Его наличие влияет на процесс таяния. В Гималаях обломки покрывают большинство крупных ледников, и слой настолько толстый, что должен изолировать лёд, замедляя таяние. Однако многие такие ледники тают так же быстро, как и чистые. Эта аномалия известна как парадокс обломочного покрова.

Понимание причин этого парадокса необходимо для прогнозирования скорости таяния и доступности воды в Южной Азии в условиях изменения климата. Частично парадокс объясняется формированием на поверхности ледников ледяных обрывов и водоёмов талой воды. Хотя пруды и обрывы занимают лишь крошечную долю площади, на их долю приходится почти половина всего таяния.

Рост прудов и обрывов происходит одновременно с развитием на поверхности ледника бугристой топографии. Понимание того, как эта сложная топография эволюционирует, поможет точнее предсказывать рост водоёмов и обрывов, а значит, и скорости таяния.

Исследование на леднике Нгозумпа

Во время экспедиций 2018 и 2019 годов в район Эвереста в Непале учёные с помощью дрона сфотографировали ледник Нгозумпа. Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, показало, что помимо бугров, поверхность усеяна тысячами замкнутых впадин. Хотя в некоторых из них образовались пруды, большинство были абсолютно сухими.

Создав одну из самых детальных карт ледника, учёные проанализировали размеры и геометрию впадин. Их распределение по площади подчинялось степенному закону, а геометрия имела фрактальный характер, что характерно для процессов роста с положительной обратной связью. Это противоречило гипотезе о формировании рельефа из-за переменной толщины обломочного слоя, которая предполагала бы отрицательную обратную связь.

Впадины растут как карстовые воронки

Степенные зависимости для впадин на леднике Нгозумпа оказались поразительно похожи на те, что наблюдаются у карстовых воронок. Более того, известно, что ледники, покрытые обломками, как и карстовые ландшафты, имеют внутренние полости (пещеры). Анализ данных показал, что пруды были менее чем в 5% из более чем 3000 впадин. Это можно объяснить дренажом талой воды в трещины и пещеры внутри ледника.

Такой внутриледниковый дренаж способствует росту впадин по принципу положительной обратной связи. Если бы вода не уходила внутрь ледника, пруд переполнился бы и размыл края впадины, ограничив её рост. Дренаж также выносит обломочный материал со дна, замедляя его накопление.

Выводы и значение

Главный вывод исследования заключается в том, что переменная толщина обломочного материала не объясняет рост впадин с положительной обратной связью. Следовательно, она не полностью объясняет и развитие бугристой топографии. Другие процессы должны управлять формированием усиливающих таяние прудов и ледяных обрывов.

Полученные данные свидетельствуют, что впадины формируются подобно карстовым воронкам, а внутриледниковый дренаж объясняет их рост и наличие тысяч сухих депрессий. Таким образом, прогнозирование скорости таяния ледников с обломочным покровом и решение соответствующего парадокса могут зависеть от понимания того, как эволюционируют внутренние дренажные сети ледника.