Шельфовые ледники Антарктики содержат в два раза больше талой воды, чем считалось ранее
Слякоть — пропитанный водой снег — составляет более половины всей талой воды на шельфовых ледниках Антарктики в разгар лета, но плохо учитывается в региональных климатических моделях.
Исследователи под руководством Кембриджского университета использовали методы искусственного интеллекта для картирования слякоти на шельфовых ледниках Антарктики и обнаружили, что 57% всей талой воды содержится в виде слякоти, а оставшееся количество находится в поверхностных прудах и озерах.
По мере потепления климата на поверхности шельфовых ледников образуется больше талой воды, плавучего льда, окружающего Антарктиду, который действует как контрфорс против ледникового льда, приходящего с суши. Увеличение количества талой воды может привести к нестабильности или коллапсу шельфового ледника, что, в свою очередь, приводит к повышению уровня моря.
Исследователи также обнаружили, что слякоть и скопление талой воды приводят к образованию в 2,8 раза большего количества талой воды, чем предсказывают стандартные климатические модели, поскольку она поглощает больше солнечного тепла, чем лед или снег. Результаты могут иметь серьезные последствия для стабильности шельфового ледника и повышения уровня моря.
Каждое лето, когда погода становится теплее, на поверхности плавучих шельфовых ледников Антарктиды скапливаются лужи воды. Предыдущие исследования показали, что поверхностные озера талой воды могут способствовать растрескиванию и разрушению шельфового ледника, поскольку вес воды может заставить лед согнуться или сломаться. Однако роль снежной каши в стабильности шельфового ледника определить сложнее.
«Мы можем использовать спутниковые снимки для картирования озер с талой водой на большей части территории Антарктиды, но нанести на карту слякоть сложно, потому что, если смотреть со спутника, она выглядит так же, как и другие объекты, например, тени от облаков», — сказала ведущий автор доктор Ребекка Делл из Кембриджский институт полярных исследований Скотта (SPRI). «Но, используя методы машинного обучения, мы можем выйти за рамки того, что может видеть человеческий глаз, и получить более четкое представление о том, как слякоть может повлиять на лед в Антарктиде».
Используя оптические данные со спутника НАСА Landsat 8, исследователи из Кембриджа в сотрудничестве с исследователями из Университета Колорадо в Боулдере и Технологического университета Делфта обучили модель машинного обучения получать ежемесячные данные о слякоти и талых озерах на 57 шельфовых ледниках Антарктики в период с 2013 по 2021 год.
«Машинное обучение позволяет нам использовать больше информации со спутника, поскольку он может работать с большей длиной волны света, чем может видеть человеческий глаз», — сказала Делл. «Это позволяет нам определять, что является слякотью, а что нет, а затем мы можем обучить модель машинного обучения быстро идентифицировать ее на всем континенте».
«Нам интересно узнать, сколько снега выпадает летом в Антарктиде и как его количество меняется с течением времени», — сказал соавтор исследования, профессор Ян Уиллис, также работающий в SPRI.
Используя свою модель машинного обучения, исследователи обнаружили, что в разгар антарктического лета в январе более половины (57%) всей талой воды на шельфовых ледниках Антарктиды находится в виде снежной каши, а оставшиеся 43% — в талых озерах.
«Эта снежная каша никогда не картировалась в больших масштабах по всем крупным шельфовым ледникам Антарктиды, поэтому более половины всей поверхностной талой воды до сих пор игнорировалось», — говорит Делл. «Это потенциально важно для процесса гидроразрыва, когда вес талой воды может создавать или увеличивать трещины во льду».
Талая вода влияет на стабильность плавучих шельфовых ледников, окаймляющих побережье Антарктики. По мере потепления климата и увеличения скорости таяния льдов в Антарктиде талая вода – будь то в виде озер или слякоти – может попасть в трещины на льду, в результате чего трещины станут больше. Это может вызвать трещины на шельфовом леднике и обрушение уязвимых шельфовых ледников, что, в свою очередь, позволит внутреннему ледниковому льду вылиться в океан и способствовать повышению уровня моря.
«Поскольку слякоть более твердая, чем талая вода, она не вызовет гидроразрыв так же, как вода из озера, но это определенно то, что нам нужно учитывать, пытаясь предсказать, как и произойдет ли разрушение шельфовых ледников», — сказал Уиллис.
Помимо потенциальных последствий слякоти для гидроразрыва, она также оказывает большое влияние на скорость таяния. Поскольку слякоть и озера менее белые, чем снег или лед, они поглощают больше солнечного тепла, вызывая большее таяние снега. Это дополнительное таяние в настоящее время не учитывается в климатических моделях, что может привести к недооценкам в прогнозах таяния ледяного покрова и стабильности шельфового ледника.
«Я была удивлена, что эта талая вода так плохо учтена в климатических моделях», — сказала Делл. «Наша задача как ученых — уменьшить неопределенность, поэтому мы всегда хотим улучшить наши модели, чтобы они были максимально точными».
«В будущем вполне вероятно, что места в Антарктиде, где сейчас нет воды и слякоти, начнут меняться», — сказал Уиллис. «Поскольку климат продолжает нагреваться, будет происходить дальнейшее таяние, что может иметь последствия для стабильности льда и повышения уровня моря».