Как микроскопические дефекты льда формируют ледники
По мере того, как ледники и ледяные щиты тают и падают в море, они повышают уровень воды Мировом океане. Ученым необходимо лучше понять, как быстро тают ледники и что влияет на их течение, чтобы прогнозировать и готовиться к будущему повышению уровня моря, сообщает «scitechdaily».
Теперь исследование, проведенное учеными Массачусетского технологического института, предлагает новую картину ледникового потока, основанную на микроскопической деформации льда. Результаты показывают, что течение ледника сильно зависит от того, как микроскопические дефекты движутся сквозь лед.
Исследователи обнаружили, что они могут оценить поток ледника, основываясь на том, склонен ли лед к микроскопическим дефектам одного вида по сравнению с другим. Они использовали эту взаимосвязь между микро- и макромасштабными деформациями, чтобы разработать новую модель того, как текут ледники. С помощью новой модели они нанесли на карту поток льда в разных местах Антарктического ледяного щита.
Вопреки общепринятому мнению, они обнаружили, что ледяной щит не является монолитом, а вместо этого более разнообразен в том, где и как он течет в ответ на напряжения, вызванные потеплением. Исследование «резко меняет климатические условия, при которых морские ледяные щиты могут стать нестабильными и привести к быстрым темпам повышения уровня моря», пишут исследователи в своей статье.
Ледниковый сток описывает движение льда от вершины ледника или центра ледяного щита вниз к краям, где лед затем откалывается и тает в океане — обычно медленный процесс, который со временем способствует повышению среднего уровня моря в мире.
В последние годы уровень океанов поднялся, что обусловлено глобальным потеплением и ускоренным таянием ледников и ледяных щитов. Хотя известно, что потеря полярных льдов является основным фактором, способствующим повышению уровня моря, она также является самой большой неопределенностью, когда дело доходит до прогнозирования.
Новое исследование команды основано на предыдущих экспериментах начала 2000-х годов геологов из Университета Миннесоты, которые изучали, как мелкие кусочки льда деформируются при физической нагрузке и сжатии. Их работа выявила два микроскопических механизма, с помощью которых лед может течь: «ползучая дислокация», когда трещины размером с молекулу мигрируют через лед, и «скольжение границ зерен», когда отдельные кристаллы льда скользят друг по другу, заставляя границу между ними перемещаться сквозь лед.
Геологи обнаружили, что чувствительность льда к напряжению, или вероятность его течения, зависит от того, какой из двух механизмов является доминирующим. В частности, лед более чувствителен к напряжению, когда микроскопические дефекты возникают из-за ползучести дислокаций, а не из-за скольжения границ зерен.
Ученые ввели в модель фактические наблюдения из различных мест по всему Антарктическому ледяному щиту, где другие ранее записывали такие данные, как локальная высота льда, размер кристаллов льда и температура окружающей среды. Основываясь на оценках модели, команда создала карту чувствительности льда к нагрузкам в Антарктическом ледяном щите.
Когда они сравнили эту карту со спутниковыми и полевыми измерениями, сделанными для ледяного щита с течением времени, они заметили близкое совпадение, предполагая, что модель может быть использована для точного прогнозирования того, как ледники и ледяные щиты будут течь в будущем.
Нестабильность, которую ученые ожидают в Антарктиде, может быть очень разной, и теперь они возможно смогут уловить эти различия, используя эту модель.