Впервые исследовательской группе, возглавляемой учеными из Кооперативного института исследований в области наук об окружающей среде (CIRES), удалось непосредственно наблюдать за тем, как шельфовый ледник Антарктики прогибается под тяжестью напирающей на него сверху талой воды. Речь идет о явлении, которое могло спровоцировать обвал ледяного шельфа Ларсена в 2002 году. Сам прогиб может потенциально воздействовать на другие уязвимые шельфовые ледники, приводя к их разрушению, ускоряя падение льда в океан и способствуя повышению уровня мирового океана.
«Ученые предсказывали и моделировали этот процесс в течение некоторого времени, но никто до нынешнего момента не смог собрать полевые данные, которые бы показали, что это происходит и прямо сейчас», – отметила Элисон Бэнвелл, постдокторант CIRES и ведущий автор нового исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Communications.
Бэнвелл, ранее работавшая в Полярном научно-исследовательском институте Скотта в Кембриджском университете, и ее команда решили более детально рассмотреть причины ослабления шельфа льда после анализа катастрофического разрушения шельфового ледника Ларсена. Это событие упоминалось многими газетами в 2002 году, так как в океан упал кусок льда площадью более 2000 квадратных километров. Ученые заметили, что за несколько месяцев до раскола ледяной шельф был усеян более чем 2000 озерами с талой водой.
«В течение сезона таяния на поверхности шельфовых ледников могут образовываться озера, что приводит к объединению веса льда и тающего снега во многих областях с жидкой водой», – отметил соавтор Ян Уиллис, научный сотрудник CIRES.
Эти озера могут содержать в себе воду весом от пятидесяти тысяч до двух миллионов тонн. Она воздействует на лед, создавая в нем углубления. Если озеро стекает, то это углубление постепенно исчезает. Если же результирующее напряжение оказывается достаточно большим, то лед, окружающий бассейн озера, ослабевает и может начать разрушаться.
Чтобы измерить, насколько сильно эти талые озера искажают плавающий антарктический лед, Бэнвелл, Уиллису и сотрудникам Чикагского университета во главе с Дагом Макайилом пришлось сначала выяснить, где возникнут новые водоемы. «Мы искали депрессии на поверхности ледяного шельфа, которые в сочетании с данными со спутниковых снимков, помогли нам предсказать, где образуются озера, когда начнется сезон таяния», – сообщил Уиллис.
Команда определила четыре озерных бассейна, которые впоследствии были оборудованы GPS-датчиками. Все они имели оригинальную форму, чтобы за ними было легче следить. В ноябре 2016 года, до начала сезона таяния, группа выехала на снегоходах с американской станции Мак-Мердо и направилась в сторону одноименного ледникового шельфа. Перемещаясь по ледяной поверхности, ученые везли за собой сотни килограммов оборудования на санях.
В четырех озерах они установили автономные приборы, включающие в себя высокоточные GPS-станции для измерения вертикальной высоты и датчики давления для определения глубины воды. Все устройства были закреплены на металлических столбах, установленных в лунках глубиной почти два метра. Три месяца спустя исследователи полетели на вертолете, чтобы забрать оборудование – к тому времени морской лед был слишком тонким, чтобы выдержать вес снегохода.
Команда обнаружила, что в центре каждого озера шельфовый ледник углублялся примерно на 90-120 сантиметров в ответ на каждое заполнение и осушение озера. Но в районе около 460 метров от каждого озера не было замечено никого вертикального движения. Хотя этот прогиб и не привел к разрушению ледового шельфа МакМердо, однако команда использовала технологию моделирования, чтобы спрогнозировать, что более крупные озера вполне способны вызвать его раскол. «Скорее всего, именно это и случилось с Ларсеном в 2002 году», – заявила Бэнвелл.
«Климатические модели предсказывают, что в течение следующих нескольких десятилетий таяние на значительном количестве шельфовых ледников усилится, что приведет к увеличению числа озер с талой водой», – заметил Уиллис.
«Эти наблюдения важны, потому что они помогают нам лучше понять процесс разрушения ледникового шельфа, который приводит к повышению уровня океана», – сообщила Бэнвелл. «Наши результаты могут быть использованы для улучшения моделей, предсказывающих, какие шельфовые ледники являются более уязвимыми и наиболее подвержены разрушению».