В последние несколько лет движение и таяние ледника Вавилова в Российской Арктике резко ускорилось, согласно новому многонациональному исследованию, возглавляемому сотрудником CIRES Майком Уиллисом, доцентом геологии в CU Boulder. Оно бросает вызов предположениям ученых о стабильности холодных ледяных шапок, расположенных на высоких широтах Земли.
«В условиях потепления климата ускорение ледников становится все более распространенным явлением, но скорость потери льда у Вавилова является экстремальной и неожиданной», — сказал Майк Уиллис, научный сотрудник и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале «Earth and Planetary Science Letters».
Ледники и ледяные шапки, такие как Вавилов, покрывают почти 800 000 квадратных километров поверхности Земли и способны поднять уровень мирового океана на 0,35 метра. Ученые никогда раньше не видели такого ускорения в ледяной шапке, и авторы новой статьи говорят, что их открытие повышает вероятность того, что и другие, в настоящее время стабильные ледяные шапки могут быть более уязвимыми, чем ожидалось.
Для новой оценки исследователи следили за продвигающимся льдом с помощью технологии дистанционного зондирования из спутников, управляемых компанией DigitalGlobe Inc.
С помощью спутника ученые наблюдали, как лед на шапке ползет медленно вперед в течение нескольких лет, прежде чем он немного ускорится в 2010 году, и станет быстро продвигаться вперед в 2015 году. Считается, что первоначальное очень медленное движение вперед было вызвано сдвигом в направлении осадков, который произошел около 500 лет назад. До этого времени снег и дождь шли с юго-востока, после этого времени дождь и снег шли с юго-запада. В западной части ледяной шапки в океане лед двинулся вперед.
«Холодные» ледяные шапки, как и Вавилов, встречаются в полярных «пустынях» с очень небольшим количеством осадков, и они обычно застывают на месте, стекая только за счет изгиба льда под действием силы тяжести. Льды над уровнем моря обычно изолированы от тех изменений, которые произошли в ледниках в менее холодных регионах: например, таяние снизу теплой морской водой или более быстрое скольжение, когда теплая поверхностная талая вода стекает в ложе льда.
Исследователи подозревают, что ледяная шапка начала резко увеличиваться, когда дно ледяной шапки стало влажнее, а передняя часть ледника продвинулась на очень скользкие морские отложения. Лед начал ускоряться, и трение вызвало таяние части льда под ледником, который подавал больше воды на дно льда, уменьшая трение, что вызвало ускорение льда, что, в свою очередь, снова произвело больше воды.
Некоторая часть этой воды могла бы объединиться с глиной под ледником, уменьшая трение под ледником еще больше и позволяя леднику действительно развить экстраординарные скорости скольжения. B 2015 году осадочные породы и скалы на дне подо льдом стали настолько скользкими, что материал не мог остановить поток льда.
Потребовалось всего два года, чтобы ледяная шапка достигла этого переломного момента, превратившись в почти бесфрикционную зону, которая хорошо смазана и очень подвижна. Ледник продолжает скользить сегодня с ускоренной скоростью 5-10 метров в сутки.
Ледяная шапка Вавилова, истонченная в общей сложности на несколько метров, продвинулась примерно на 2 км и потеряла около 1,2 км3 в общем объеме в океан за 30 лет до ускорения. В течение одного года между 2015 и 2016 годами лед продвинулся примерно на 4 километра и истончился примерно на 100 метров (~0,3 м в день). Ледяная шапка потеряла около 4,5 км3 льда и маловероятно, что она когда-либо сможет восстановить ледяную массу при сегодняшнем потеплении климата, говорится в документе.
Многие ученые предполагали, что полярные ледяные шапки, которые находятся над уровнем моря, будут медленно реагировать на потепление климата — но авторы этого исследования призывают поставить под сомнение такое предположение. Быстрое движение Вавиловской ледяной шапки имеет значительные последствия для ледников в других полярных регионах, особенно в тех, которые окаймляют Антарктиду и Гренландию.
«Мы никогда раньше не видели ничего подобного, наше исследование подняло множество вопросов», — сказал Уиллис. «И теперь мы работаем над моделированием всей ситуации, чтобы лучше понять физику процесса».
Michael J. Willis et al, Massive destabilization of an Arctic ice cap, Earth and Planetary Science Letters (2018). DOI: 10.1016/j.epsl.2018.08.049