Десятилетиями спутники играли решающую роль в изучении отдаленных полярных регионов. Продолжающаяся потеря антарктического льда из-за климатического кризиса уже не вызывает удивления. Однако спутники также отслеживают ускорение течения ледников и измеряют толщину льда.
Новое исследование показывает, как миссия CryoSat Европейского космического агентства использовалась для выявления скрытого воздействия подледниковых озер — огромных резервуаров воды, погребенных глубоко подо льдом, — которые могут внезапно и мощными выбросами выливаться в океан и приводить к потере льда.
Оснащенный специальным радиолокационным высотомером, CryoSat измеряет изменения высоты или возвышения льда — как плавающего в океане льда — морского льда, айсбергов и шельфовых ледников, так и льда на суше — ледников и ледяных щитов. Таким образом, миссия дает представление об изменении толщины льда из-за его истончения и таяния.
Поскольку поверхность ледяных щитов также может подниматься и опускаться в ответ на движение воды глубоко под поверхностью льда, измерения изменения высоты также могут быть связаны со скрытыми от глаз гидрологическими процессами, такими как сток подледниковых озер.
В 2013 году семь подледниковых озер, которые находились более чем на 2 км под ледником Туэйтса, внезапно одновременно осушились. Они выпустили около 7 кубических километров пресной воды в море Амундсена — это примерно столько же воды, сколько содержится в озере Лох-Несс в Шотландии.
После этого события ученые наблюдали удвоение скорости таяния на шельфовых ледниках Туэйтса, а также значительное истончение льда. Кроме того, перед Туэйтсом начала формироваться полынья — область открытой воды, окруженная морским льдом, что свидетельствует об интенсивном подъеме теплой воды, связанном со стоком озера.
В глубине страны ледяной покров начал истончаться, ускоряться, а линия заземления — отступать.
Особую озабоченность в Антарктиде вызывает истончение и ослабление шельфовых ледников и их отступающие линии заземления. Шельфовый ледник — это плавающее продолжение ледника, а линия заземления — это точка, в которой ледник переходит в шельфовый ледник и начинает плавать.
Шельфовые ледники выступают в качестве опор для ледяного покрова. Если шельфовые ледники становятся тоньше и линии заземления отступают, это может привести к нестабильности и еще более быстрому движению ледяного покрова в сторону океана.
Новое исследование, основанное на данных CryoSat и опубликованное в журнале Nature Communications, подчеркивает чувствительность антарктического ледяного щита к подледниковой динамике и его сложное взаимодействие с условиями океана.
На регион ледника Туэйтса в основном влияет теплая океанская вода, протекающая под шельфовыми ледниками, в результате чего они тают снизу.
По мере того, как ледниковые шельфы становятся тоньше, ледники ускоряются, отправляя больше льда в океан и повышая уровень моря. Кроме того, форма коренной породы подо льдом делает его более нестабильным. Поскольку лед находится на ложе, которое становится глубже по мере продвижения вглубь суши, как только начнется таяние, это может привести к еще более быстрой потере льда с течением времени.
Ноэль Гурмелен из Эдинбургского университета и ведущий автор статьи пояснил: «Под ледником Туэйтса находится ряд озер, являющихся частью обширной сети каналов для стока талой воды, о существовании которых мы узнали лишь 10 лет назад.
«Подобные озера существуют во многих местах под Антарктическим ледяным щитом, некоторые из них спускались один или два раза с тех пор, как мы около двух десятилетий наблюдали их из космоса. Сколько таких озер существует, как эти озера внезапно начинают затапливаться и какое влияние сток этих озер оказывает на стабильность ледяного щита — это вопросы, на которые мы все еще пытаемся ответить.
«Пресная вода в этих озерах легче соленой океанской, и поэтому, когда она просочилась через линию заземления Туэйтса в 2013 году на глубине примерно 1 км ниже уровня моря, она спровоцировала бурный подъем теплой, глубоководной океанской воды вплоть до поверхности океана. Этот приток более теплой воды ускорил таяние у основания шельфового ледника Туэйтса и способствовал таянию морского льда вдали от берега, открыв полынью.
«Важно отметить, что это произошло в районе шельфового ледника, который контролирует скорость, с которой лед движется вглубь материка, а также подпирающий эффект шельфового ледника. Из-за истончения и таяния шельфовый ледник утратил часть своей способности сдерживать внутренний лед, что привело к ускорению течения в океан».
Это исключительное событие подчеркивает роль, которую подледниковая гидрология может играть в регулировании таяния океана и отступления ледников в Антарктиде, и бросает вызов современному представлению о процессах, происходящих вдоль зон таяния ледников Антарктиды.
Новое исследование объединило данные со спутников, таких как CryoSat, с компьютерными моделями движения ледников и океанических течений в рамках проекта FutureEO Science for Society 4D Antarctica Европейского космического агентства.
Марк Дринквотер, руководитель отдела наук о Земле и космических полетах ЕКА, сказал: «За последние 15 лет CryoSat передал огромное количество данных, которые привели к некоторым поистине замечательным открытиям о наших хрупких полярных регионах и ледниках по всему миру.
«Эти данные позволяют нам не только измерять изменения, но и, что важно, понимать, почему происходят изменения и что это означает с точки зрения эффекта домино для системы Земли в целом.
«В настоящее время мы разрабатываем несколько других спутниковых миссий, которые продолжат работу CryoSat, а также предоставят более подробную информацию о полярных льдах и не только.
Мартин Уиринг, координатор полярного научного кластера ЕКА, отметил: «Благодаря сочетанию спутникового дистанционного зондирования и численного моделирования это новое исследование в рамках проекта FutureEO 4DAntarctica ЕКА открыло новые и важные сведения о сложном взаимодействии между Антарктическим ледяным щитом и Южным океаном.
«Предстоящие миссии, такие как миссии Copernicus CRISTAL, ROSE-L и CIMR, предоставят улучшенные наблюдения в этих регионах, что позволит нам глубже понять эти сложные динамические процессы и количественно оценить текущее и будущее воздействие изменения климата на стабильность ледяного покрова и повышение уровня моря».
