Роль фирна в регулировании талой воды и повышении уровня моря
На больших высотах фирн — замёрзшая вода, которая представляет собой нечто среднее между снегом и льдом — покрывает вершины ледников. Фирn играет решающую роль в регулировании талой воды ледников и уровня моря.
Он делает это, поглощая талую воду — воду, высвобождаемую тающими ледниками. Способность слоя фирна поглощать талую воду — его «пористость» — определяется количеством доступных пор, на которое влияют такие переменные, как температура, размер зёрен фирна и наличие ледяных слоёв внутри фирна. Более пористый слой фирна позволяет накапливать больше талой воды, когда она просачивается вниз и замерзает при достижении более низких температур.
Слои фирна могут существовать между замёрзшими слоями льда. Чем больше замёрзших слоёв льда в фирне, тем более интенсивным был период таяния. Эти слои могут действовать как барьер для хранения талой воды в пористом слое фирна, заставляя талую воду стекать на более низкие высоты и в конечном итоге выходить из ледника в виде стока в океан.
Исследование ледника Девон
Ледник Девон расположен на территории Инуит Нунагат, исконных земель инуитов. Это одна из крупнейших ледяных шапок в Канадской Арктике, занимающая площадь около 14 000 квадратных километров и имеющая максимальную толщину около 880 метров.
Наша исследовательская группа обнаружила, что на леднике Девон в Нунавут уменьшилось количество повторно замёрзшей талой воды в фирне. Это было вызвано более низкими, чем в среднем по региону, летними температурами воздуха в 2021 году.
Температура воздуха и таяние ледников тесно связаны, и наши исследования показывают, как слой фирна реагирует на климатические изменения. Они также подчёркивают тот факт, что изменение климата происходит нелинейно. Скорее, температуры колеблются, в то время как в глобальном масштабе наблюдается тенденция к потере ледников.
Мы наблюдали количество льда в слое фирна, извлекая шесть неглубоких кернов фирна с разных высот в 2022 году и сравнивая их с кернами, извлечёнными в 2012 году.
Мы обнаружили, что на участках ледника с наименьшей высотой (1 400 метров над уровнем моря), где температура воздуха ожидается более высокой, чем на больших высотах, количество повторно замёрзшей талой воды уменьшилось почти на 30%. И наоборот, на участке с наибольшей высотой (1 800 метров над уровнем моря, где температура ниже), уменьшение составило около 11%. Эти изменения произошли, несмотря на более высокие средние летние температуры между 2012 и 2022 годами.
Подобная закономерность наблюдалась и на Гренландском ледяном щите в 2019 году. Исследователи обнаружили, что меньше ледяной талой воды замёрзло в слое фирна в нескольких точках.
В целом было обнаружено, что в долгосрочной перспективе Гренландский ледяной щит более чувствителен к потеплению, чем к похолоданию. Другими словами, один экстремальный летний период жары оказал большее влияние на количество талой воды по сравнению с другими более прохладными годами, когда талая вода временно хранилась.
В конечном итоге Гренландский ледяной щит и другие массы льда по всему миру достигнут пика рефреизинга, когда талая вода больше не сможет храниться в слое фирна, потому что её уже накопилось слишком много, что создаёт непроницаемый слой льда. Вместо того чтобы эта вода хранилась в слое фирна, она будет стекать через ледник.
Наши выводы показывают, как слой фирна реагирует на одно лето с температурой воздуха ниже средней. Уменьшение количества повторно замёрзшей талой воды означает увеличение способности ледника аккумулировать талую воду в следующем сезоне. Это демонстрирует способность фирна потенциально сокращать сток талой воды в течение данного года.
Будущее ледников и ледяных шапок в Канадской Арктике будет зависеть от изменений глобальной температуры и от того, как на них отреагируют ледниковые физические процессы. Канадская Арктика состоит из 14% мировых ледников и ледяных шапок по объёму, и таяние ледников в регионе, по прогнозам, станет одним из основных факторов повышения уровня моря в следующем столетии.
Лучшее понимание процессов фирна и изменений пористости поможет исследователям количественно оценить, насколько и когда ожидается повышение уровня моря из-за ледников Канадской Арктики.