В исследовании шельфового ледника Росса в Антарктиде, который охватывает территорию размером примерно с Францию, ученые потратили несколько лет на создание записей о том, как северо-западный сектор этого обширного шельфового ледника взаимодействует с океаном под ним. Их результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience, показывают, что лед тает намного быстрее, чем считалось ранее, из-за притока теплой воды.
«Обычно считается, что стабильность шельфовых ледников связана с их воздействием теплой глубоководной океанской воды, но мы обнаружили, что поверхностная вода, нагретая солнечными лучами, также играет решающую роль в таянии шельфовых ледников», – сказал первый автор доктор Крейг Стюарт из Национальный институт водных и атмосферных исследований (NIWA) в Новой Зеландии, который проводил работу, будучи аспирантом Кембриджского университета.
Хотя взаимодействия между льдом и океаном, происходящие на сотнях метров ниже поверхности шельфовых ледников, кажутся далекими, они оказывают прямое влияние на долгосрочный уровень моря. Шельфовый ледник Росса стабилизирует ледяной щит Западной Антарктики, блокируя лед, который втекает в него с некоторых из крупнейших ледников мира.
«Предыдущие исследования показали, что при обрушении шельфовых ледников питающие ледники могут ускориться в два или три раза», – сказал соавтор доктор Пол Кристофферсен из Кембриджского института полярных исследований Скотта. "Разница здесь в огромных размерах шельфового ледника Росс, который более чем в сто раз больше, чем исчезнувшие шельфовые ледники, которые мы уже видели."
Команда собрала данные за четыре года с океанографического причала, установленного под шельфовым ледником Росс сотрудниками NIWA. Используя инструменты, установленные в скважине глубиной 260 метров, команда измерила температуру, соленость, скорость таяния и океанские течения в полости подо льдом.
Команда также использовала чрезвычайно точную радарную систему, изготовленную на заказ, для наблюдения за изменяющейся толщиной шельфового ледника. При поддержке Antarctica New Zealand и стипендии Скотта в честь столетия Фонда Резерфорда в Институте полярных исследований Скотта д-р Стюарт и д-р Кристофферсен проехали более 1000 км на снегоходе, чтобы измерить толщину льда и составить карту скорости базального таяния.
Данные, полученные с приборов, установленных на причале, показали, что нагретая солнечным светом поверхностная вода течет в полость под шельфовым ледником возле острова Росс, в результате чего скорость таяния почти в три раза в летние месяцы.
На таяние влияет большая площадь открытого океана перед шельфовым ледником, на которой нет морского льда из-за сильных морских ветров. Эта область, известная как полынь моря Росса, летом быстро поглощает солнечное тепло, и этот источник солнечного тепла явно влияет на таяние в полости шельфового ледника.
Полученные данные свидетельствуют о том, что условия в полости шельфового ледника более тесно связаны с поверхностью океана и атмосферой, чем предполагалось ранее, а это означает, что скорость таяния вблизи фронта льда будет быстро реагировать на изменения в самом верхнем слое океана.
«Изменение климата, вероятно, приведет к уменьшению количества морского льда и повышению температуры поверхности океана в море Росса, что позволяет предположить, что скорость таяния в этом регионе в будущем увеличится», – сказал Стюарт.
Возможность увеличения скорости таяния в этом регионе имеет последствия для стабильности шельфового ледника из-за формы шельфового ледника. Быстрое таяние, выявленное в ходе исследования, происходит под тонкой и структурно важной частью шельфового ледника, где лед упирается в остров Росс. Давление с острова, передаваемое через этот регион, замедляет течение всего шельфового ледника.
«Наблюдения, которые мы провели в передней части шельфового ледника, имеют прямое значение для многих крупных ледников, которые впадают в шельфовый ледник, причем некоторые из них находятся на расстоянии 900 км», – сказал Кристофферсен.
Хотя шельфовый ледник Росс считается относительно стабильным, новые результаты показывают, что он может быть более уязвимым, чем предполагалось до сих пор.
Точка уязвимости заключается в том, что нагретая солнечным светом поверхностная вода течет в полость около стабилизирующей точки закрепления, которая может быть подорвана, если базальное таяние продолжит усиливаться.
Исследователи отмечают, что таяние, измеренное в ходе исследования, не означает, что шельфовый ледник в настоящее время нестабилен. Шельфовый ледник со временем эволюционировал, и потери льда в результате таяния из-за притока теплой воды примерно уравновешиваются поступлением льда от питающих ледников и накоплением снега.
Этот баланс, однако, зависит от стабильности, обеспечиваемой точкой привязки на острове Росс, которую новое исследование определяет как точку будущей уязвимости.