Pobudka z Antarktydy

Na tej ilustracji woda morska wpływa głęboko pod powierzchnię do aktywnie otwierającego się pęknięcia szelfu lodowego na Antarktydzie. Nowe badania pokazują, że takie pęknięcia mogą otwierać się bardzo szybko, a płynąca woda morska pomaga kontrolować szybkość pękania szelfu lodowego. Źródło: Rob Soto

W lodowcach Grenlandii i Antarktydy jest wystarczająco dużo zamarzniętej wody, że w przypadku ich stopienia poziom mórz na świecie podniósłby się o kilka stóp. To, co stanie się z tymi lodowcami w nadchodzących dziesięcioleciach, jest największą niewiadomą w przyszłości związanej z podnoszeniem się poziomu mórz, częściowo dlatego, że fizyka cielenia się lodowców nie jest jeszcze w pełni poznana.

Kluczowym pytaniem jest, w jaki sposób cieplejsze oceany mogą powodować szybszy rozpad lodowców. uniwersytet Waszyngtoński Naukowcy wykazali najszybsze pęknięcie na dużą skalę znane wzdłuż szelfu lodowego Antarktyki. Badanie zostało niedawno opublikowane w Dostarczone przez Uniwersytet Zatoki PerskiejPokazuje, że w 2012 roku na lodowcu Pine Island – cofającym się szelfie lodowym powstrzymującym większą pokrywę lodową Antarktyki Zachodniej – w ciągu około 5 i pół minuty powstało w 2012 roku pęknięcie o długości 10,5 km. Oznacza to, że pęknięcie otworzyło się z prędkością około 115 stóp (35 metrów) na sekundę, czyli około 80 mil na godzinę.

„Według naszej wiedzy jest to najszybsze wydarzenie otwarcia szczeliny, jakie kiedykolwiek zaobserwowano” – powiedziała główna autorka Stephanie Olinger, która wykonała tę pracę w ramach swoich badań doktoranckich na Uniwersytetach Wisconsin i Harvard University, a obecnie jest pracownikiem naukowym ze stopniem doktora na Uniwersytecie Stanforda. . „To pokazuje, że w pewnych warunkach szelfy lodowe mogą pękać. Mówi nam, że musimy szukać tego rodzaju zachowań w przyszłości i mówi nam, jak możemy opisać te pęknięcia w wielkoskalowych modelach pokrywy lodowej .”

Znaczenie powstawania pęknięć

Szczelina to pęknięcie przebiegające przez około 300 m pływającego lodu typowego szelfu lodowego Antarktyki. Pęknięcia te są zapowiedzią wycielenia szelfu lodowego, podczas którego duże kawałki lodu odrywają się od lodowca i wpadają do morza. Takie zdarzenia często mają miejsce na lodowcu Pine Island, gdzie obserwowana w badaniach góra lodowa już dawno oddzieliła się od kontynentu.

Zdjęcia satelitarne wykonane 8 maja (po lewej) i 11 maja (po prawej), w odstępie trzech dni w 2012 roku, pokazują nowy uskok tworzący literę „Y” odgałęziającą się na lewo od poprzedniego uskoku. Trzy instrumenty sejsmiczne (czarne trójkąty) zarejestrowały wibracje, które wykorzystano do obliczenia prędkości propagacji uskoku do 80 mil na godzinę. Źródło: Olinger i in./AGU Advances

„Szelfy lodowe wywierają istotny wpływ na stabilność pozostałej części pokrywy lodowej Antarktyki. „Jeśli szelf lodowy pęka, lód znajdujący się za nim faktycznie przyspiesza” – powiedział Ollinger. „Ten proces pękania to w zasadzie sposób, w jaki szelfy lodowe Antarktyki pracy.” Tworzenie wielkich gór lodowych.

W innych częściach Antarktydy usterki często rozwijają się przez miesiące lub lata. Może się to jednak zdarzyć szybciej w szybko zmieniającym się środowisku, takim jak lodowiec Pine Island, gdzie według badaczy pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej już się uformowała. Minął punkt zwrotny Kiedy wpada do oceanu.

Wyzwania w monitorowaniu zmian lodowcowych

Zdjęcia satelitarne dostarczają ciągłych informacji zwrotnych. Ale satelity krążące wokół Ziemi przelatują przez każdy punkt na Ziemi tylko co trzy dni. Trudno określić, co wydarzy się w ciągu tych trzech dni, zwłaszcza biorąc pod uwagę niebezpieczny widok kruchego szelfu lodowego Antarktyki.

W nowym badaniu naukowcy połączyli narzędzia umożliwiające zrozumienie powstawania usterek. Wykorzystali dane sejsmiczne zarejestrowane przez instrumenty umieszczone na szelfie lodowym przez innych badaczy w 2012 roku wraz z obserwacjami radarowymi z satelitów.

Lód lodowcowy zachowuje się jak ciało stałe w krótkich okresach czasu, ale bardziej jak lepka ciecz w długich okresach.

„Czy powstawanie pęknięcia przypomina bardziej rozbicie szkła czy rozbicie Silly Putty? Oto było pytanie” – powiedział Ollinger. „Nasze obliczenia dotyczące tego zdarzenia pokazują, że jest ono bardzo podobne do rozbicia szkła”.

Rola wody morskiej i przyszłe badania

Olinger powiedział, że gdyby lód był zwykłym, kruchym materiałem, rozpadłby się szybciej. Dalsze badania wykazały rolę wody morskiej. Woda morska w szczelinach utrzymuje przestrzeń otwartą przed siłami lądowymi lodowca. Ponieważ woda morska ma lepkość, napięcie powierzchniowe i masę, nie może natychmiast wypełnić pustki. Zamiast tego prędkość, z jaką woda morska wypełnia szczelinę otwierającą, pomaga spowolnić propagację pęknięcia.

„Zanim będziemy mogli poprawić wydajność wielkoskalowych modeli pokrywy lodowej i prognoz przyszłego wzrostu poziomu morza, musimy dobrze, opierając się na fizyce, zrozumieć wiele różnych procesów, które wpływają na stabilność szelfu lodowego” – powiedział Olinger.

Odniesienie: „Sprzężenie oceaniczne ogranicza prędkość pękania w przypadku najszybszego zdarzenia propagacji pęknięć szelfu lodowego” Stephanie D. Olingera i Bradleya B. Lipofsky’ego i Maren A. Denol, 05 lutego 2024 r., Dostarczone przez Uniwersytet Zatoki Perskiej.
doi: 10.1029/2023AV001023

Badania sfinansowała Narodowa Fundacja Nauki. Współautorami są Brad Lipofsky i Marine Degnole, obaj pracownicy naukowi o Ziemi i kosmosie UW, którzy rozpoczęli pracę jako doradca jeszcze na Harvardzie.