ИА «Ореанда-Новости» Учёные применили оптоволоконное зондирование для того, чтобы получить наиболее подробные измерения свойств льда, когда-либо сделанных на ледниковом щите Гренландии, пишет издание eurasiareview.com. Их выводы будут задействованы для создания более точных моделей будущего движения второго по величине ледникового щита в мире, так как последствия изменения климата продолжают усиливаться.

Исследовательская группа во главе с Кембриджским университетом применила новую технику, в которой лазерные импульсы передаются по оптоволоконному кабелю для получения высокодетальных измерений температуры от поверхности ледяного покрова на всём пути к базе, более 1000 метров ниже.

В отличие от предыдущих исследований, которые измеряли температуру с помощью отдельных датчиков, расположенных на расстоянии десятков или даже сотен метров друг от друга, новый подход позволяет измерять температуру по всей длине волоконно-оптического кабеля, установленного в глубокой скважине. В результате получается очень подробный профиль температуры, который контролирует, как быстро деформируется лёд и, в конечном счёте, как быстро течёт ледяной покров.

Считалось, что температура ледяных щитов имеет плавный градиент, с самыми тёплыми участками на поверхности, куда попадает солнце, и у основания, где оно нагревается за счёт геотермальной энергии и трения, когда ледяной щит скользит по подледниковому ландшафту в сторону океана.

Новое исследование выявило, что распределение температуры гораздо более неоднородно, с участками сильно локализованной деформации, которые нагревают лёд ещё больше. Данная деформация сосредоточена на границах между льдами разного возраста и типа. Хотя точная причина этой деформации остаётся неизвестной, она может быть вызвана пылью во льду от прошлых извержений вулканов или крупными трещинами, которые проникают на несколько сотен метров ниже поверхности льда. Результаты размещены в журнале  Science Advances.

Потери массы из-за ледяного щита Гренландии увеличились в шесть раз с 1980-х годов и в настоящее время представляют собой крупнейший фактор глобального повышения уровня моря. Около половины этой потери массы происходит из-за поверхностного стока талых вод, в то время как другая половина вызвана сбросом льда непосредственно в океан быстроходными ледниками, которые достигают моря.

Для определения того, как движется лёд и какие термодинамические процессы работают в леднике, нужны точные измерения температуры льда. Условия на поверхности могут быть выявлены с помощью спутников или полевых наблюдений относительно простым способом. Однако определить, что происходит у подножия ледникового щита толщиной в километр, гораздо сложнее, а отсутствие наблюдений представляет собой основную причину неопределённости в прогнозах глобального повышения уровня моря.


Проект RESPONDER, который финансирует Европейский исследовательский совет, решает данную проблему с задействованием технологии бурения с горячей водой для бурения через Sermeq Kujalleq (ледник Store) и непосредственного изучения окружающей среды у подножия одного из крупнейших ледников Гренландии.

"Обычно нами проводятся измерения внутри ледяного покрова. Мы прикрепляем датчики к кабелю, который опускаем в пробуренную скважину, однако сделанные нами до сих пор наблюдения не давали полной картины того, что происходит", - сказал соавтор Др. Пол Кристофферсен из Института полярных исследований Скотта, который стоит во главе проекта RESPONDER. "Чем более точные данные мы сможем собрать, тем чётче мы сможем составить эту картину, которая, в свою очередь, поможет нам сделать более точные прогнозы будущего ледникового покрова".

"С помощью обычных методов зондирования мы можем прикрепить к кабелю только около дюжины датчиков, поэтому измерения сильно разнесены», - заявил первый автор Роберт Лоу, кандидат наук из Института полярных исследований Скотта. "Однако при задействовании вместо этого оптоволоконного кабеля, по сути, весь кабель становится датчиком, в связи с этим можно получать точные измерения от поверхности до базы".

Чтобы проложить кабель, исследователям пришлось сначала пробурить ледник под руководством профессора Брина Хаббарда и доктора Сэмюэля Дойла из Университета Аберистуита. Спустив кабель в скважину, учёными осуществили передачу лазерных импульсов в кабель, а затем исследователи зафиксировали искажения в рассеянии света в кабеле, меняющиеся в зависимости от температуры окружающего льда. Инженеры Делфтского технологического университета в Нидерландах и геофизики из Университета Лидса оказали помощь в сборе и анализе данных.

"Эта технология  является большим шагом вперёд в нашей способности регистрировать пространственные изменения температуры льда на больших расстояниях и с действительно высоким разрешением. С некоторыми дальнейшими адаптациями данный метод может также регистрировать другие свойства, такие как деформация, с таким же высоким разрешением", - сказал Хаббард.

"В целом, нашими показаниями рисуется картина, которая намного разнообразнее, чем предсказывают текущие теории и модели», - отметил Кристофферсен. "Нам удалось выяснить, что на температуру оказывает сильное влияние деформация льда в полосах и на границах между различными типами льда. И это демонстрирует, что во многих моделях, в том числе и в нашей, имеются ограничения".

Учёные обнаружили в леднике три слоя льда. Самый толстый слой состоит из холодного и жёсткого льда, который образовался за последние 10 000 лет. Ниже специалистами был обнаружен более старый лёд последнего ледникового периода, который более мягкий и более деформируемый из-за пыли, застрявшей во льду. Однако больше всего учёных удивил слой тёплого льда толщиной более 70 метров на дне ледника. "Мы знаем этот тип тёплого льда из гораздо более тёплых альпийских сред, однако здесь ледник производит тепло, деформируясь", - сообщил Ло.

"Благодаря данным наблюдениям мы начинаем лучше понимать, почему ледяной щит Гренландии так быстро теряет массу и почему сброс льда является таким заметным механизмом потери льда", - заявил Кристофферсен.

Одно из основных ограничений в нашем понимании изменения климата связано с поведением ледников и ледяных щитов. Новые данные дают возможность учёным улучшить свои модели того, как движется ледяной щит Гренландии в настоящее время, как он может двигаться в будущем и что это будет значить для глобального повышения уровня моря.

Исследование частично финансировалось Европейским Союзом.

Евгений Прокопов, ИА "Ореанда-Новости"