Когда ледники достигают моря и тают, от них откалываются огромные глыбы льда, которые с грохотом падают в океан. Эти впечатляющие явления создают волны, похожие на цунами, и оставляют мощные следы, пока айсберги дрейфуют прочь.
Понимание механизмов этого процесса имеет решающее значение для моделирования будущей потери ледяных покровов, которая произойдёт, если температура океана и воздуха продолжит повышаться из-за глобального потепления.
Однако изучение процесса откалывания ледников вблизи — это опасная игра. Исследователи показали, что оптоволоконные кабели можно использовать для изучения динамики откалывания с более безопасного расстояния и обнаружили ранее неизвестный способ взаимодействия tidewater-ледников с потепляющим океаном.
Использование оптоволоконных кабелей для изучения ледников
«Мы проложили оптоволоконный кабель к леднику и измерили этот сумасшедший эффект мультипликатора откалывания, который мы никогда не смогли бы увидеть с помощью более простых технологий», — говорит Брэд Липовски, доцент кафедры наук о Земле и космосе в Вашингтонском университете, США, и соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature.
«Это то, что мы просто не могли количественно оценить раньше».
В августе 2023 года команда проложила 10-километровый кабель на морском дне в фьорде ледника Экалоруцитит Кангиллиит Сермиат в Южной Гренландии.
«Он имеет диаметр 4 мм и защищён 12 стальными проволочными стойками», — пишут авторы.
«Распределённое акустическое зондирование (DAS) и распределённое температурное зондирование (DTS) преобразуют оптоволоконные кабели в линейные массивы из тысяч сейсмоакустических и температурных датчиков, многократно отправляя лазерные импульсы в оптоволоконные кабели и измеряя обратно рассеянный свет при прохождении импульсов через волокно».
Технология измеряет изменения в прохождении света, вызванные вибрациями, давлением и колебаниями температуры внутри волокна.
В течение 21 дня оптоволоконный кабель непрерывно фиксировал сейсмические волны, возникающие в результате разрушения и отделения айсбергов, цунами, а также температуру морского дна и течения.
Исследователи обнаружили, что активность откалывания создаёт волны и течения, которые ускоряют таяние подводной части массы ледника. Тёплая вода, взбаламученная волнами, разъедает основание ледника, который становится неустойчивым, что приводит к отламыванию ещё больших частей.
Исследователи предполагают, что этот процесс происходит и в других tidewater-ледниках по всему миру. Они считают, что он окажет наибольшее влияние в районах с низкой скоростью течений, где откалывание вызывает значительные возмущения в воде по сравнению с обычным перемешиванием океана.
«Этот результат потенциально объясняет, почему некоторые модели откалывания недооценивают подводное таяние на два порядка и требуют дальнейшего изучения», — пишут они.
Откалывание ледников — один из ключевых процессов, ускоряющих темпы потери массы ледяного покрова Гренландии.
Это таяние имеет далеко идущие последствия, включая повышение уровня моря — по оценкам, оно способствовало повышению уровня моря примерно на 0,8 мм каждый год с 2002 года, глобальным океанским течениям — способствуя замедлению атлантической меридиональной циркуляции (AMOC) — и местным экосистемам.
«Вся наша земная система зависит, по крайней мере частично, от этих ледяных покровов», — говорит ведущий автор и исследователь в области наук о Земле и космосе доктор Доминик Графф.
«Это хрупкая система, и если вы нарушите её хотя бы немного, она может рухнуть. Нам нужно понять поворотные точки, а для этого требуются глубокие, основанные на процессах знания о потере массы ледников».