Исследование выявляет неожиданные модели таяния под шельфовым ледником Росса в Антарктиде
Проект ROSETTA-Ice, трехлетняя мультиинституциональная программа сбора данных об антарктическом льде, позволил получить беспрецедентную картину шельфового ледника Росса, его структуры и изменений во времени. В исследовании, опубликованном в Nature Geoscience, участники команды ROSETTA-Ice детализируют открытие древней геологической структуры, которая ограничивает пути циркуляции океанской воды. Это открытие предполагает, что локальные океанские течения могут играть критическую роль в будущем отступлении ледника.
Шельфовые ледники — это массивные плавучие области льда, которые замедляют сток антарктического льда в океан. ROSETTA-Ice собирал данные с гигантского шельфового ледника Росса, который замедляет сток около 20% наземного льда Антарктиды, что эквивалентно 11,6 метрам (38 футам) глобального повышения уровня моря. Лед Антарктиды уже тает с ускоряющейся скоростью. Прогнозирование изменений ледника по мере потепления планеты требует понимания сложного взаимодействия льда, океана, атмосферы и геологии.
Для лучшего понимания этих процессов многодисциплинарная команда ROSETTA-Ice изучала ледник Росса как исследователи новой планеты. Ключевой задачей был сбор данных с региона размером с Испанию, где лед толщиной часто более 300 метров (тысячи футов) мешает традиционным судовым исследованиям морского дна. Решением стала система IcePod, разработанная в обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и установленная на грузовом самолете. Ее приборы измеряют высоту, толщину и внутреннюю структуру ледника, а также магнитный и гравитационный сигнал подстилающей породы.
При каждом пролете магнитометр IcePod показывал плоский и почти неизменный сигнал. Однако на середине ледника прибор "оживал", показывая сильные вариации, подобные сердцебиению на кардиограмме. Сопоставление результатов выявило, что это "сердцебиение" всегда появлялось в центре ледника, обозначая ранее не нанесенный на карту сегмент геологической границы между Восточной и Западной Антарктидой.
Затем команда использовала измерения гравитационного поля Земли системой IcePod, чтобы смоделировать форму морского дна под ледником. "Мы увидели, что геологическая граница делает морское дно со стороны Восточной Антарктиды гораздо глубже, чем со стороны Западной, и это влияет на циркуляцию океанской воды под ледником", — пояснила Кирсти Тинто, научный сотрудник обсерватории Ламонт-Доэрти, руководившая экспедициями и являющаяся ведущим автором исследования.
Используя новую карту морского дна, команда запустила модель океанской циркуляции и ее влияния на таяние ледника. В отличие от моря Амундсена на востоке, где теплая вода пересекает континентальный шельф, вызывая быстрое таяние ледников, к шельфовому леднику Росса поступает мало теплой воды. В море Росса тепло из глубинных слоев океана отводится холодной зимней атмосферой в регионе открытой воды, называемом полыньей шельфа Росса, прежде чем вода уходит под ледник. Модель показала, что эта холодная вода тает глубокие части ледников Восточной Антарктиды, но отклоняется от стороны Западной Антарктиды из-за перепада глубин на древней тектонической границе.
Однако, к удивлению, команда обнаружила, что полынья также способствует интенсивному летнему таянию вдоль переднего края ледника. Это таяние было подтверждено радиолокационными изображениями внутренней структуры ледника. "Мы выяснили, что потеря льда шельфовым ледником Росса и сток прилегающего наземного льда чувствительны к изменениям процессов вдоль ледового фронта, таким как усиление летнего прогрева при уменьшении морского льда или облачности", — сказал соавтор Лори Падман, старший научный сотрудник организации Earth and Space Research.
В целом, результаты указывают, что модели для прогнозирования потери антарктического льда должны учитывать меняющиеся локальные условия у ледового фронта, а не только крупномасштабные изменения циркуляции теплой глубинной воды. "Мы обнаружили, что именно эти локальные процессы нам необходимо понять, чтобы делать обоснованные прогнозы", — заключила Тинто.