Ученые нашли недостающий элемент в прогнозах таяния ледников
Ученые из Стэнфорда обнаружили воду, хранящуюся внутри ледника в Гренландии, где быстро меняющийся ледяной щит является основным фактором повышения уровня моря, которое ожидает Северную Америку в ближайшие 100 лет. Это наблюдение, сделанное благодаря новому подходу к анализу существующих данных, было недостающим компонентом для моделей, прогнозирующих влияние тающих ледников на планету.
Открытие было сделано при анализе данных, изначально собранных для изучения изменения формы ледника Стор в Западной Гренландии. Однако аспирант Александр Кендрик понял, что те же данные могут измерить нечто гораздо более сложное для наблюдения: способность ледника накапливать воду. Исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, представляет доказательства хранения талой воды с поверхности внутри поврежденного, твердого льда. Хотя таяние льда на поверхности хорошо изучено, о процессах под поверхностью ледников известно мало, и это наблюдение за жидкой водой, хранящейся в твердом льду, может объяснить сложное поведение некоторых гренландских ледников.
«Такие открытия случаются не каждый день, и когда они происходят, это и есть настоящая "радость открытия" в науках о Земле», — сказал соавтор Дастин Шредер, доцент геофизики в Школе наук о Земле, энергетике и окружающей среде Стэнфорда. — «Эта работа не только подтверждает существование такого компонента, но и дает способ наблюдать за ним во времени».
Поверхностная талая вода играет важную роль в Гренландии, смазывая основания ледяных щитов и влияя на взаимодействие отступающих ледников с океаном. Процесс таяния ледников и пути стока воды определяют их поведение в меняющемся климате, так как эти факторы могут изменить реакцию ледников на потепление или повлиять на сроки повышения уровня моря. Осознание того, что часть талой воды задерживается внутри ледников, может помочь ученым точнее прогнозировать изменения в океане и помочь людям подготовиться к будущему.
«Во всех наших прогнозах повышения уровня моря отсутствует этот компонент талой воды, — отметил Шредер. — Я думаю, мы только начинаем понимать, насколько важно на фундаментальном физическом уровне осознать, что происходит с ледниковой талой водой на ее пути с поверхности к ложу».
Исследователи проанализировали данные высокоточного маломощного радиолокатора (ApRES), собиравшего информацию ежечасно с мая по ноябрь 2014 года. Радар, работающий по принципу ультразвука для льда, посылает электромагнитную волну, которая отражается от неоднородностей плотности льда, создавая изображение его структуры и показывая, как быстро лед тает или движется.
Когда команда построила график по данным радара, он выглядел подозрительно. Проверив различные гипотезы, они предположили, что аномалию вызывает вода внутри льда. Анализируя другой аспект данных, Кендрик заметил, что особенности сигнала из глубины ледника коррелируют с информацией с ближайшей метеостанции, которая указывала на таяние ледника в момент сбора данных. Это подтвердило идею, что они детектируют воду, растопившуюся на поверхности и просочившуюся вглубь ледника, где она оказалась в ловушке.
«Это новый способ использования подобных инструментов для ответа на научные вопросы — вместо того чтобы просто смотреть на изменения толщины льда, мы также изучаем изменения свойств самого льда», — сказала соавтор Винни Чу.
Исследование показывает, что значительное количество талой воды, образовавшейся в районе расположения радара, задерживается и накапливается в слое льда на глубине от 4,5 до 45 метров в течение лета, а затем высвобождается или замерзает зимой. Ученые надеются, что этот новый геофизический метод поможет понять влияние талых вод и на другие ледниковые системы.