Ускорение таяния превращает ледяной щит Гренландии в крупнейшую в мире «гидроэлектростанцию»

1 416

Второй по величине ледяной щит в мире тает снизу вверх и вырабатывает огромное количество тепла за счет гидроэнергетики.

Исследователи наблюдают чрезвычайно высокие темпы таяния на дне Гренландского ледникового щита, вызванные огромным количеством талой воды, падающей с поверхности на основание. Когда талая вода падает, энергия преобразуется в тепло в процессе, аналогичном гидроэлектроэнергии, вырабатываемой большими плотинами.

Международная группа ученых во главе с Кембриджским университетом обнаружила, что эффект спуска талой воды с поверхности ледяного щита на дно — на километр или более ниже — является самым большим источником тепла под вторым по величине в мире ледяной покров, что приводит к феноменально высокой скорости таяния у его основания.

Смазывающее действие талой воды оказывает сильное влияние на движение ледников и количество льда, сбрасываемого в океан, но прямое измерение условий под километровым слоем льда представляет собой проблему, особенно в Гренландии, где ледники являются одними из самых быстро движущихся в мире.

Отсутствие прямых измерений затрудняет понимание динамического поведения Гренландского ледяного щита и прогнозирование будущих изменений. Поскольку потери льда связаны как с таянием, так и с разломами, Гренландский ледяной щит в настоящее время является крупнейшим источником глобального повышения уровня моря.

Теперь, в исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые обнаружили, что гравитационная энергия талой воды, образующейся на поверхности, преобразуется в тепло, когда она передается на основание через большие трещины во льду.

Каждое лето тысячи озер и ручьев с талой водой образуются на поверхности Гренландского ледяного щита по мере повышения температуры и увеличения дневного солнечного света.

Многие из этих озер быстро стекают на дно ледяного щита, проваливаясь сквозь образовавшиеся во льду трещины и крупные разломы. При постоянном поступлении воды из ручьев и рек связи между поверхностью и дном часто остаются открытыми.

Исследователи подсчитали, что летом 2014 года в русло ледника ежедневно поступало до 82 миллионов кубометров талой воды. По их оценкам, мощность, производимая падающей водой в пиковые периоды таяния, была сопоставима с мощностью, производимой плотиной «Три ущелья» в Китае, крупнейшей в мире гидроэлектростанцией.

Благодаря площади таяния, которая в разгар лета увеличивается почти до миллиона квадратных километров, ледяной покров Гренландии производит больше гидроэнергии, чем десять крупнейших гидроэлектростанций мира вместе взятых.

«Изучая базальное таяние ледяных щитов и ледников, мы смотрим на источники тепла, такие как трение, геотермальная энергия, скрытое тепло, выделяющееся при замерзании воды, и потери тепла наверху», — говорят ученые. «Но на что мы действительно не смотрели, так это на тепло, выделяемое самой стекающей талой водой. В воде, которая образуется на поверхности, хранится много гравитационной энергии, и когда она падает, энергия должна куда-то деваться».

Чтобы проверить высокие базальные скорости таяния, зарегистрированные радиолокационной системой, команда ученых объединила независимые измерения температуры с датчиков, установленных в ближайшей скважине. У основания они обнаружили, что температура воды достигает +0,88 градуса по Цельсию, что неожиданно тепло для основания ледяного щита с температурой плавления -0,40 градуса.

Эскиз, иллюстрирующий «гидроэнергию ледяного щита»
Эскиз, иллюстрирующий «гидроэнергию ледяного щита», которая нагревает основание Гренландского ледяного щита намного быстрее, чем считалось возможным ранее. © Poul Christoffersen

«Наблюдения в скважине подтвердили, что талая вода нагревается, когда попадает на дно», — говорят ученые. «Причина в том, что базальная дренажная система намного менее эффективна, чем трещины и водоводы, по которым вода проходит сквозь лед. Снижение эффективности дренажа вызывает фрикционный нагрев самой воды. Когда мы исключили этот источник тепла из наших расчетов, теоретические оценки скорости таяния оказались ошибочными на целых два порядка. Тепло, выделяемое падающей водой, плавит лед снизу вверх, и скорость таяния, о которой мы сообщаем, совершенно беспрецедентна».

В исследовании представлены первые конкретные доказательства механизма потери массы ледникового щита, который еще не включен в прогнозы глобального повышения уровня моря. В то время как высокая скорость таяния характерна для тепла, выделяемого в подледниковых дренажных путях, несущих поверхностные воды, объем поверхностных вод, образующихся в Гренландии, огромен и растет, и почти все они стекают на дно ледника.

Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. “Rapid basal melting of the Greenland Ice Sheet from surface meltwater drainage”. DOI: 10.1073/pnas.2116036119
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии