Охват морского льда в Северном Ледовитом океане находится на одном из самых низких уровней за всю историю наблюдений, однако нет единого мнения о том, когда этот лёд полностью исчезнет в летние месяцы.
Понимание особенностей и перемещений оставшегося льда является постоянной задачей для учёных. Однако исследование, проведённое учёными из Пенн-Стейт, предоставляет новый инструмент для изучения характеристик льда и взаимодействий с прибрежными условиями.
Используя радарные изображения, оптоволоконные датчики и сейсмические сенсоры, команда из Колледжа наук о Земле и минералах (EMS) определила различные сейсмические активности, связанные с типами льда, которые перемещаются.
Работа опубликована в журнале Geophysical Research Letters.
Дрейфующий морской лёд угрожает сообществам в Арктике, включая инфраструктуру, поскольку он может врезаться в стабильные образования, на которых живут и работают люди.
Новый метод может помочь прибрежным сообществам понять масштабы, силу и опасности этих ледовых движений в разные сезоны, сказал Тиеюань Чжу, доцент кафедры наук о Земле и соответствующий автор исследования.
«Эта работа создаёт основу для оценки угроз от определённых видов морского льда, которые дрейфуют в разное время года», — сказал Чжу, который также связан с Институтом энергетики EMS. «В апреле, как правило, льда меньше, но он более раздробленный. В январе он, как правило, самый прочный».
Чжу и Габриэль Роша Дос Сантос, докторант по наукам о Земле и первый автор статьи, сосредоточили своё исследование вблизи Уткиа́гвика, города с населением около 4 900 человек на севере Аляски. Регион неофициально известен как земля припайного льда — отсылка к припайному льду, который прикрепляется к земле, в то время как меньший морской лёд дрейфует под воздействием ветра и океанских течений.
Исследователи собрали сейсмические и радарные данные о двух крупных взаимодействиях кусков морского льда со стационарным льдом, привязанным к суше, — одно 4 января 2022 года и одно 8 апреля 2022 года.
Для определения сейсмической активности во время ударов команда использовала данные двух механизмов: широкополосных сейсмометров, которые фиксируют движение грунта, и оптоволоконных кабелей, проложенных по тундре. Последние использовали акустику для записи сейсмических паттернов на больших расстояниях.
Объединение полученных данных с визуальными наблюдениями, полученными с помощью радара, позволило исследователям определить различные типы столкновений льда и связать их с отдельными сейсмическими толчками.
Команда считает, что эти толчки могут помочь выявить особенности и угрозы, создаваемые дрейфующим морским льдом, где традиционный мониторинг ограничен суровыми арктическими условиями.
Преобразование сейсмических данных в аудио дало исследователям альтернативный способ интерпретации, понимания и обмена информацией о сейсмической активности в тандеме с радарными изображениями.
«Мы могли слышать вибрацию, тремор», — сказал Дос Сантос. «Это очень жуткий звук, когда вы ускоряете запись в 200 раз по сравнению с фактической скоростью движения льда».
Ускоренная воспроизведение помогает различать вариации трения и скольжения льда, которые происходят в течение многочасовых периодов, сказали исследователи.
«Радарные изображения предоставляют полезные визуальные данные, но нам нужны сейсмические данные, чтобы показать, что происходит вдали от поверхности, вдали от объектива камеры», — сказал Чжу.
Объединение сейсмических и радарных данных служит новым исследовательским инструментом, который может стимулировать будущие исследования для защиты прибрежных сообществ, сказали исследователи.
По оценкам Чжу, жители Уткиа́гвика живут на расстоянии не более 100 футов от побережья, что делает их особенно уязвимыми к эрозии и волнам, создаваемым дрейфующим льдом.
«В контексте быстро меняющейся Арктики этот мультисенсорный подход может помочь сообществам лучше оценивать непосредственные опасности, поскольку арктический лёд продолжает разрушаться и ударяться о прибрежные районы», — сказал Чжу.
Новые идеи также могут быть полезны для жителей и тех, кто зарабатывает на жизнь в этом районе. Рыбаки, например, зависят от морского льда как от платформы для рыбалки, поэтому им необходимо знать, стабилен ли он, сказал Дос Сантос.
«То, что мы нашли, очень применимо в разных регионах — в Антарктиде, в Гренландии, в России», — сказал Дос Сантос, объяснив, что работа может быть воспроизведена с аналогичным использованием радарных изображений и легкодоступных сейсмических датчиков.
Чжу сказал, что его команда вместе с другими сотрудниками Пенн-Стейт планирует изучить 20-летние сейсмические данные и данные о движении льда в арктическом регионе, чтобы увидеть, как комплексный подход к оценке данных соотносится с оценками 2022 года, представленными в статье.
Предоставлено
Пенсильванским государственным университетом