Подъем и спад водных "волдырей" дает представление о том, что происходит под толщей ледникового щита Гренландии

Водные "волдыри", запертые под толстой внутренней частью ледникового щита Гренландии, могут дать критически важное представление о гидрологической сети, протекающей глубоко под вторым по величине ледяным массивом Земли, и о том, как она может быть дестабилизирована изменением климата. К такому выводу пришли исследователи из Принстонского университета, объединив полевые наблюдения с математическими моделями и лабораторными экспериментами, о чем сообщается в журнале Nature Communications.

Ежегодно тысячи естественных талых озер образуются на поверхности высокогорной внутренней части ледникового щита, где толщина льда может превышать 800 метров. При их дренировании образуются крупные заполненные водой полости между льдом и коренной породой. Ученые впервые показали, что подъем и опускание поверхности льда, вызванные быстрым дренированием озер, можно использовать для оценки трансмиссивности — параметра, характеризующего эффективность дренажных водных сетей у ложа ледника. Это представляет новый инструмент для измерения трансмиссивности во внутренних районах ледника, где ее иначе сложно измерить. Исследователи обнаружили, что трансмиссивность может увеличиваться на целых два порядка величины в течение летнего сезона таяния в Гренландии.

Результаты могут пролить свет на то, как изменение климата повлияет на обширную замерзшую внутреннюю часть Гренландии по мере потепления планеты и увеличения поверхностного таяния. Вода от таяния поверхности может действовать как смазка, заставляя ледник легче скользить по коренной породе. Большинство предыдущих исследований фокусировались на низкогорных районах с более тонким льдом, а предположения об ускорении движения льда во внутренних высокогорных районах основывались на вычислительных моделях, а не на наблюдениях.

«Мы знаем, что по мере будущего потепления климата зона поверхностного таяния может расширяться и смещаться в более высокие районы, — говорит ведущий автор Чинг-Яо Лай. — Большой вопрос, на который еще предстоит ответить, — насколько может увеличиться трансмиссивность дальше вглубь материка». Для понимания того, что произойдет, когда таяние сместится в районы с более высокой высотой, потребуется больше наблюдений за сезонными изменениями подледниковой трансмиссивности в ответ на поверхностное таяние.

Исследователи использовали данные GPS и полевые наблюдения за пятью событиями дренирования озер в период с 2006 по 2012 год, чтобы оценить объем дренажа и наблюдать смещения поверхности. Затем в лаборатории была смоделирована система с использованием деформируемого силикона (лед) и пористого субстрата (коренная порода). Наблюдая за временем формирования "волдыря" и его дренирования, а также разработав математическую модель, ученые смогли объяснить физику подъема и опускания поверхности. Это уникальное применение лабораторных экспериментов для анализа сложных природных процессов, параметры которых невозможно контролировать в полевых условиях.