Исследования Университета штата Орегон обнаружили потенциальную причину быстрого отступления океанских ледников: коллапс крошечных пузырьков под давлением в подводном льду. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показывает, что ледниковый лед наполнен пузырьками под давлением и тает значительно быстрее, чем морской лед без пузырьков, и быстрее, чем искусственный лед, обычно используемый для изучения скорости таяния границ раздела морской лед в приливно-водных ледниках.
Новое исследование показывает, что коллапс крошечных пузырьков под давлением в подводном ледниковом льду может объяснить, почему ледники приливной воды отступают с угрожающей скоростью. Исследование показало, что такие ледники, наполненные пузырьками, тают более чем в два раза быстрее, чем ледники без пузырьков, что предполагает необходимость корректировки климатических моделей, которые в настоящее время не учитывают эти пузырьки.
По словам авторов, приливные ледники быстро отступают, вызывая потерю льда в Гренландии, на Антарктическом полуострове и в других ледниковых регионах по всему миру.
«Мы уже давно знаем, что ледниковый лед полон пузырьков воздуха», — сказала Меган Венгроув, доцент кафедры береговой инженерии Инженерного колледжа ОГУ и руководитель исследования. «Только когда мы начали обсуждать физику этого процесса, мы поняли, что эти пузырьки могут делать больше, чем просто шуметь под водой, когда тает лед».
Ледниковый лед является результатом уплотнения снега. Когда лед перемещается с верхних уровней ледника в глубину ледника, пузырьки воздуха между снежинками попадают в поры между кристаллами льда. На кубический сантиметр приходится около 200 пузырьков воздуха, а это означает, что около 10 процентов ледникового льда состоит из воздуха.
«Эти пузыри — те же самые, которые сохраняют древний воздух, изучаемый в ледяных кернах», — сказала соавтор Эрин Петтит, гляциолог и профессор Школы наук о Земле, океане и атмосфере ОГУ. «Давление этих крошечных пузырьков очень велико, иногда достигая 20 атмосфер, что в 20 раз превышает нормальное атмосферное давление на уровне моря».
Она добавила, что когда пузырьковый лед достигает границы с океаном, пузырьки лопаются, издавая хлопающий звук. О существовании пузырьков воздуха под давлением в ледниковом льду известно давно, но ни одно исследование не изучало влияние пузырьков воздуха на таяние там, где ледники встречаются с океаном, хотя известно, что пузырьки воздуха влияют на смешивание жидкостей в различных процессах, от промышленных до медицинских.
Лабораторные эксперименты, проведенные в рамках этого исследования, позволяют предположить, что пузырьки могут объяснить некоторые несоответствия между наблюдаемыми и прогнозируемыми скоростями таяния ледников приливной воды, сказал Венгроув: «Во время процесса таяния лопание этих пузырьков и их плавучесть впрыскивают энергию в пограничный слой океана».
Исследователи узнали, что ледники тают более чем в два раза быстрее, чем ледники без пузырьков воздуха.
«Хотя мы можем измерить общую потерю льда в Гренландии за последнее десятилетие и увидеть отступление каждого ледника по спутниковым изображениям, мы по-прежнему полагаемся на модели, чтобы предсказать, насколько быстро тает лед», — сказал Петтит. «Современные модели, используемые для прогнозирования таяния льда на границе приливных ледников с океаном, не учитывают пузырьки воздуха в ледниковом льду».
Авторы отмечают, что в настоящее время данные, предоставленные Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), показывают, что около 60% повышения уровня моря связано с талой водой с ледников и ледниковых щитов. «Обществу гораздо труднее спланировать повышение уровня воды на 10 футов, чем спланировать повышение на один фут», — сказал Венгроув. «Эти маленькие пузырьки могут сыграть огромную роль в понимании ключевых климатических сценариев в будущем».