На протяжении десятилетий спутники играли важнейшую роль в изучении отдаленных полярных регионов. Продолжающееся таяние антарктических льдов из-за климатического кризиса уже не вызывает удивления. Однако спутники не просто отслеживают ускоряющееся движение ледников к океану и измеряют толщину льда.
Новое исследование показывает, как миссия ESA CryoSat помогла выявить скрытое влияние подледниковых озер — огромных резервуаров пресной воды, погребенных глубоко подо льдом на скальном ложе, — которые могут внезапно сливаться в океан и влиять на таяние льдов.
С помощью специализированного радиолокационного высотомера CryoSat измеряют изменения высоты и уровня льда — как плавающего в океане морского льда, айсбергов и шельфовых ледников, так и льда на суше — островных и континентальных ледников и ледяных щитов. Миссия позволяет получить в реальном времени представление об изменении толщины льда из-за истончения и таяния. Поскольку поверхность ледяных щитов может подниматься и опускаться в зависимости от движения воды глубоко под поверхностью льда, измерения также могут отслеживать гидрологические процессы, скрытые от глаз, такие, как сток из подледниковых озер.
В 2013 году семь подледниковых озер, которые находились на глубине более 2 км под ледником Туэйтс, внезапно обмелели одновременно. Они выпустили около 7 кубических километров пресной воды в море Амундсена. Для сравнения, примерно столько же воды содержится в озере Лох-Несс в Шотландии.
После этого события ученые наблюдали удвоение скорости таяния шельфовых ледников Туэйтса, а также значительное истончение льда. Кроме того, перед шельфовыми ледниками начала формироваться полынья — участок открытой воды, окруженный морским льдом, — что свидетельствует об интенсивном подъеме теплых вод, связанном с оттоком воды из озера.
Особую озабоченность у исследователей Антарктиды вызывает истончение и ослабление шельфовых ледников и их отступающих береговых линий. Шельфовый ледник — это плавучее продолжение ледника, а береговая линия — это точка, в которой ледник переходит в плавучий шельфовый ледник.
Ледяные шельфы служат своего рода стопором для ледникового покрова. Если они истончаются, а береговые линии отступают, это может привести к нестабильности и еще более быстрому движению в сторону океана.
Новое исследование, основанное на данных CryoSat и опубликованное в Nature Communications, подчеркивает чувствительность антарктического ледникового покрова к подледниковой динамике и его сложные взаимоотношения с океаном.
Но как подледниковый выброс 2013 года повлиял на ледник Туэйтс? Оказывается, под ним находится ряд озер, которые связаны обширной сетью каналов для отвода талой воды. Ученые не знали об их существовании еще 10 лет назад.
Подобные озера существуют во многих местах под Антарктическим ледниковым покровом. Некоторые из них высыхали один или два раза за те два десятилетия, что наблюдали за ними из космоса. Сколько таких озер существует, почему они внезапно начинают наполняться и как высыхание этих озер влияет на стабильность ледникового покрова — вот вопросы, на которые все еще нет ответов.
Пресная вода в этих озерах легче соленой воды в океане, поэтому, когда в 2013 году она просочилась через береговую линию Туэйтса на глубине примерно 1 км ниже уровня моря, это вызвало турбулентный подъем теплых глубинных вод океана на поверхность. Этот приток более теплой воды ускорил таяние у основания шельфового ледника Туэйтса и способствовал таянию морского льда у берега, образовав гигантскую полынью.
Важно отметить, что это произошло в той части шельфового ледника, которая контролирует скорость движения льда вглубь материка, а также оказывает сдерживающее воздействие на шельфовый ледник. Из-за истончения и таяния шельфовый ледник частично утратил способность сдерживать движение льда вглубь материка, что привело к ускорению его движения в океан.
Марк Дринкуотер, руководитель отдела наук о Земле и космических полетах Европейского космического агентства, полагает, что за последние 15 лет CryoSat предоставил огромное количество данных, которые привели к поистине удивительным открытиям о хрупких полярных регионах и ледниках по всему миру.
Благодаря сочетанию спутникового дистанционного зондирования и численного моделирования, новое исследование в рамках проекта ESA FutureEO 4DAntarctica позволило получить новые важные сведения о сложном взаимодействии между Антарктическим ледниковым покровом и Южным океаном.
Предстоящие миссии, такие, как Copernicus CRISTAL, ROSE-L и CIMR, позволят оптимизировать наблюдения в этих регионах и лучше понять сложные динамические процессы, происходящие под спудом антарктического льда, чтобы количественно оценить текущее и будущее влияние изменения климата на стабильность ледяных щитов и повышение уровня моря.
Ледники Антарктиды вряд ли растают в ближайшие столетия. Чего не скажешь о ледниках в Африке, которым ученые отмерили не больше 30 лет жизни.
