Просачивание морской воды может ускорить таяние ледников, повышение уровня моря

Но меньше понимается о степени таяния, которое происходит из-за теплой, соленой морской воды, которая просачивается под «заземленные» участки ледяных щитов вдоль суши, а также о том, что происходит, когда эта смесь вторгается глубоко под ледниковые недра.

Новое исследование, опубликованное в Криосфера во главе с Александром Робелем, доцентом Школы наук о Земле и атмосфере, может внести некоторую ясность. Робель, который возглавляет Ice & Climate Group в Georgia Tech, и его команда исследователей разработали теорию, которая считает, что таяние ледников может происходить быстрее вне поля зрения, чем предыдущие оценки.

«В документе показано, что теплая морская вода может вторгаться под ледники, и если это вызывает таяние на дне ледника, может привести к тому, что прогнозы будущего повышения уровня моря будут в два раза выше текущих оценок», — говорит Робель. «Другими словами, наше исследование показало, что линия заземления (где ледниковый лед встречается с водой) не является своего рода непроницаемым барьером между ледником и океаном, который предполагалось ранее».

Используя прогнозы, основанные на математических и вычислительных моделях, исследование показывает, что вторжение морской воды в плоские или обратные наклонные непроницаемые слои может реально происходить на расстоянии до десятков километров вверх по течению от конца ледника или линии заземления.

Пресная талая вода остается близкой к температуре льда, из которого она пришла, но соленая морская вода, которая вторгается под ледники, может также приносить тепло из океана, что, по словам исследователей, может вызвать гораздо более высокие темпы таяния на дне ледника.

Соавторами Робеля для исследования являются Эрл Уилсон, постдокторант Калифорнийского технологического института, и Хелен Серусси, адъюнкт-профессор Дартмутского колледжа.

Новое исследование использует базовую математическую теорию потока жидкости и большие компьютерные модели, работающие на высокопроизводительном вычислительном кластере Partnership for an Advanced Computing Environment (PACE) в Georgia Tech, чтобы сделать свои прогнозы, и основывается на исследовании 2020 года под руководством Уилсона, которое показало, как такие вторжения могут происходить с помощью лабораторных экспериментов.

«Прошлые измерения полевых экспедиций и спутников намекали на то, что морская вода может вторгаться в подледниковые каналы талой воды, — отмечает Уилсон, — так же, как океан может течь вверх по течению и смешиваться с речной водой в типичном эстуарии. Наше исследование показывает, что подледниковые эстуарии не только возможны, но и вероятны в широком диапазоне реалистичных сценариев, и их существование имеет глубокие последствия для будущего повышения уровня моря».

«Моделирование показывает, что даже всего несколько сотен метров базального таяния, вызванного вторжением морской воды вверх по течению от линий заземления морского ледяного щита, могут привести к тому, что прогнозы потери объема морского ледяного щита будут на 10-50 процентов выше», — объясняет Робель. «Километры базального таяния, вызванного вторжением, могут привести к прогнозируемой потере объема ледяного покрова более чем в два раза в течение следующего столетия».

Робель добавляет, что эти результаты свидетельствуют о том, что необходимы дальнейшие наблюдательные, экспериментальные и численные исследования, чтобы определить условия, в которых происходит вторжение морской воды, и действительно ли это приведет к быстрому отступлению морского ледяного покрова и повышению уровня моря в будущем. Исследовательская группа начнет изучать измерения прошлых полевых экспедиций, чтобы подтвердить, верна ли их теория, и работает над тем, чтобы обеспечить финансирование в следующем году, чтобы отправиться в Антарктиду и искать такое вторжение в целевую экспедицию.

«В целом, это вносит свой вклад в важную текущую работу, которая пытается оценить, как быстро тают ледяные щиты в меняющемся климате, — добавляет Робель, — и какие физические процессы имеют отношение к управлению этими быстрыми изменениями».