Дослідження Антарктики розкриває приховані закономірності танення шельфового льодовика

Вчені використали підводний апарат, щоб намалювати нижню частину шельфового льодовика Дотсон в Антарктиді, виявивши швидке танення та незвичайні закономірності, які допомагають зрозуміти підвищення рівня моря. Дослідження підкреслює потребу в покращених прогнозних моделях і продовженні досліджень, щоб зрозуміти майбутні зміни в динаміці шельфового льодовика.

Перші детальні карти нижньої частини плавучого шельфового льодовика в Антарктиді розкрили ключові підказки про майбутнє підвищення рівня моря. Міжнародна дослідницька група, включаючи вчених з Університету Східної Англії (UEA), розгорнула безпілотний підводний апарат під шельфовим льодовиком Дотсон у Західній Антарктиді.

Підводний апарат «Ran» був запрограмований на занурення в порожнину шельфового льодовика завтовшки 350 метрів і сканування льоду над ним за допомогою передового гідролокатора. За 27 днів підводний човен пройшов понад 1000 кілометрів туди й назад під шельфом, зайшовши в порожнину на 17 кілометрів.

Розуміння динаміки шельфового льодовика

Шельфовий льодовик — це маса льодовикового льоду, що живиться з суші припливними льодовиками, яка плаває в морі над порожниною шельфового льодовика. Шельфовий льодовиковий льодовик Дотсон є частиною Західно-Антарктичного льодовикового щита, поруч із льодовиком Туейтс , який, як вважають, потенційно може мати великий вплив на майбутнє підвищення рівня моря через свій розмір і розташування.

Дослідники повідомляють про свої результати цього унікального опитування в новій статті, опублікованій в журналі Science Advances.

Вони виявили деякі речі, як і очікувалося, наприклад, льодовик тане швидше там, де сильні підводні течії розмивають його основу. Використовуючи підводний апарат, вони змогли вперше виміряти течії під льодовиком і довести, чому західна частина шельфового льодовика Дотсон так швидко тане. Вони також знайшли докази дуже високого танення у вертикальних розломах, які простягаються через льодовик.

Однак команда також побачила нові візерунки на основі льодовика, які викликали запитання. Картування показало, що підошва не гладка, але є вершина та долина льоду з плато та утвореннями, що нагадують піщані дюни. Дослідники припускають, що вони могли бути утворені текучою водою під впливом обертання Землі.

Статистика картографування високої роздільної здатності

Провідний автор Анна Волін, професор океанографії в Університеті Гетеборга в Швеції, сказала: «Раніше ми використовували супутникові дані та керни льоду, щоб спостерігати, як шельфовий льодовик змінюється з часом. Провівши підводний апарат у порожнину, ми змогли отримати карти льоду з високою роздільною здатністю. Це схоже на те, щоб уперше побачити зворотний бік Місяця».

Експедиція була здійснена в регіонах дрейфуючих льодів у Західній Антарктиді в 2022 році під час дослідницького круїзу для проекту TARSAN, спільної ініціативи США та Великобританії, яка є частиною Міжнародної співпраці з льодовиків Туейтса. Проект вивчає, як атмосферні та океанічні процеси впливають на поведінку шельфових льодовиків Туейтс і Дотсон – сусідніх шельфових льодовиків, які поводяться по-різному.

Співавтор, д-р Роб Холл із Школи наук про навколишнє середовище UEA, був одним із керівників круїзу на RV Nathaniel B Palmer, на якому спостереження проводилися з січня по березень 2022 року. Він сказав: «Анна та її команда успішно пілотували свій автономний підводний апарат «пробіг» понад 1000 км під шельфовим льодовиком Дотсон, зібравши величезну кількість даних і зразків, обробка та аналіз яких займе кілька років.

«Неймовірні зображення з високою роздільною здатністю нижньої частини шельфового льодовика є вишенькою на торті та відкриють цілий новий шлях для наукових досліджень».

Значення танення шельфового льодовика

Професор Карен Хейвуд, також з UEA та співавтор, є провідним науковцем у Великобританії проекту TARSAN. Вона сказала: «Це був такий захоплюючий проект, над яким треба працювати. Коли Анна надіслала перші зображення нижньої частини шельфового льодовика Дотсон, ми були в захваті – ніхто ніколи раніше не бачив такого. Але ми також були спантеличені – на льоду з’явилися тріщини та завихрення, яких ми не очікували. Це більше нагадувало мистецтво!

«Нам було цікаво, що могло бути причиною цього. Усі гляціологи та океанографи проекту TARSAN зібралися разом, щоб обміркувати ідеї. Це було схоже на детективну роботу – використання фундаментальної фізики океану для перевірки теорій щодо форми та розміру візерунків під льодом. Нам вдалося вперше продемонструвати деякі процеси, які плавлять нижню частину шельфового льодовика.

Професор Хейвуд додав: «Ці шельфові льоди вже плавають у морі, тому їх танення безпосередньо не впливає на рівень моря. Однак, зрештою, танення шельфового льоду призводить до того, що льодовики на суші вище за течією течуть швидше та дестабілізуються, що дійсно призводить до підвищення рівня моря, тому ці нові спостереження допоможуть спільноті розробників моделювання льоду зменшити велику невизначеність майбутніх рівнів моря.»

Тепер вчені усвідомлюють, що в майбутніх дослідницьких місіях під льодовиками залишилося виявити безліч процесів.

«Картування дало нам нові дані, які ми повинні розглянути більш уважно. Зрозуміло, що багато попередніх припущень про танення днища льодовиків не виправдовуються. Сучасні моделі не можуть пояснити складні моделі, які ми бачимо. Але за допомогою цього методу ми маємо більше шансів знайти відповіді», — сказав професор Волін.

«Потрібні кращі моделі, щоб передбачити, як швидко тануть шельфові льодовики в майбутньому. Це захоплююче, коли океанографи та гляціологи працюють разом, поєднуючи дистанційне зондування з океанографічними польовими даними. Це необхідно для розуміння гляціологічних змін, що відбуваються – рушійною силою є океан».

У січні 2024 року група повернулася з Раном на шельфовий льодовик Дотсон, щоб повторити опитування, сподіваючись задокументувати зміни. Однак вони змогли виконати лише одне занурення, перш ніж Ран зник під льодом.

«Хоча ми отримали цінні дані, ми не отримали всього, на що сподівалися», — сказав професор Велін. «Ці наукові досягнення стали можливими завдяки унікальному підводному апарату, яким був Ran. Це дослідження необхідно, щоб зрозуміти майбутнє крижаного покриву Антарктиди, і ми сподіваємося, що зможемо замінити Рана та продовжити цю важливу роботу».