Таяние ледников и ледяных щитов, просачиваясь и опускаясь в море, приводит к беспрецедентному повышению уровня воды в мире. Чтобы предсказать и подготовиться к будущему повышению уровня моря, ученым необходимо лучше понять, как быстро тают ледники и что влияет на их течение.
Теперь исследование ученых Массачусетского технологического института предлагает новую картину течения ледников, основанную на микроскопических деформациях льда. Результаты показывают, что течение ледника сильно зависит от того, как микроскопические дефекты движутся сквозь лед. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи обнаружили, что они могут оценить поток ледника, основываясь на том, склонен ли лед к микроскопическим дефектам того или иного типа. Они использовали эту взаимосвязь между микро- и макромасштабной деформацией, чтобы разработать новую модель течения ледников. С помощью новой модели они нанесли на карту поток льда в различных местах Антарктического ледникового щита.
Они обнаружили, что вопреки общепринятому мнению, ледяной щит не является монолитом, а более разнообразен в том, где и как он течет в ответ на стрессы, вызванные потеплением. Исследование «кардинально меняет климатические условия, при которых морские ледниковые щиты могут стать нестабильными и привести к быстрому повышению уровня моря», пишут исследователи в своей статье.
«Это исследование действительно показывает влияние микромасштабных процессов на макромасштабное поведение», — говорит руководитель исследования Мегана Ранганатан из Массачусетского технологического института (EAPS). «Эти механизмы действуют на уровне молекул воды и в конечном итоге могут повлиять на стабильность Западно-Антарктического ледникового щита».
«Говоря в общих чертах, ледники ускоряются, и существует множество вариантов этого», — добавляет соавтор и доцент EAPS Брент Минчью. «Это первое исследование, которое делает шаг от лаборатории к ледяным щитам и начинает оценивать стабильность льда в естественной среде. Это в конечном итоге будет способствовать нашему пониманию вероятности катастрофического повышения уровня моря».
Ледниковый поток описывает движение льда от вершины ледника или центра ледникового щита вниз к краям, где лед затем отрывается и тает в океане — обычно медленный процесс, который со временем способствует повышению уровня ледникового покрова.
В последние годы уровень Мирового океана поднимался беспрецедентными темпами, что было вызвано глобальным потеплением и ускоренным таянием ледников и ледяных щитов. Известно, что потеря полярных льдов является основным фактором повышения уровня моря, но это также и самая большая неопределенность, когда дело доходит до прогнозов.
«Отчасти это проблема масштабирования», — объясняет Ранганатан. «Многие фундаментальные механизмы, вызывающие течение льда, происходят в действительно небольших масштабах, которые мы не можем видеть. Мы хотели точно определить, что представляют собой эти микрофизические процессы, управляющие течением льда, которые не были представлены в моделях изменение уровня моря».
Новое исследование команды основано на предыдущих экспериментах начала 2000-х годов, проведенных геологами из Университета Миннесоты, которые изучали, как маленькие кусочки льда деформируются при физическом напряжении и сжатии. Их работа выявила два микроскопических механизма, с помощью которых лед может течь: «ползучесть дислокаций», когда трещины размером с молекулу мигрируют сквозь лед, и «скольжение по границам зерен», когда отдельные кристаллы льда скользят друг по другу, вызывая перемещение границы между ними. сквозь лед.
Геологи обнаружили, что чувствительность льда к стрессу или вероятность его течения зависит от того, какой из двух механизмов является доминирующим. В частности, лед более чувствителен к напряжениям, когда микроскопические дефекты возникают в результате ползучести дислокаций, а не скольжения по границам зерен.
Ранганатан и Минчью поняли, что эти открытия на микроскопическом уровне могут по-новому определить, как течет лед в гораздо более крупных ледниковых масштабах.
«Современные модели повышения уровня моря предполагают одно значение чувствительности льда к стрессу и сохраняют это значение постоянным для всего ледникового покрова», — объясняет Ранганатан. «Эти эксперименты показали, что на самом деле существует значительная изменчивость чувствительности к льду, из-за которой задействован какой-либо из этих механизмов».
Для своего нового исследования команда Массачусетского технологического института учла выводы предыдущих экспериментов и разработала модель для оценки чувствительности ледяного региона к стрессу, которая напрямую связана с вероятностью течения льда. Модель принимает такую информацию, как температура окружающей среды, средний размер кристаллов льда и предполагаемая масса льда в регионе, и рассчитывает, насколько лед деформируется за счет ползучести дислокаций по сравнению с скольжением по границам зерен. В зависимости от того, какой из двух механизмов является доминирующим, модель затем оценивает чувствительность региона к стрессу.
Ученые ввели в модель фактические наблюдения из различных мест Антарктического ледникового щита, где другие ранее записывали такие данные, как локальная высота льда, размер ледяных кристаллов и температура окружающей среды. На основе оценок модели команда создала карту чувствительности льда к стрессу на Антарктическом ледниковом щите. Когда они сравнили эту карту со спутниковыми и полевыми измерениями ледникового щита с течением времени, они заметили близкое совпадение, предполагая, что модель можно использовать для точного прогнозирования того, как ледники и ледяные щиты будут течь в будущем.
«Поскольку изменение климата начинает истончать ледники, это может повлиять на чувствительность льда к стрессу», — говорит Ранганатан. «Нестабильность, которую мы ожидаем в Антарктиде, может быть очень разной, и теперь мы можем уловить эти различия, используя эту модель».
«Супер-Эль-Ниньо» приближается, но это не самая большая климатическая угроза
Исследователи сообщают, что большой резервуар тепла, перемещающийся под тропической частью Тихого океана, начал перестраивать поверхностные условия в направлении развития явления Эль-Ниньо. Результаты исследования опубликованы в журнале Geoscientific Model Development. Эта…
400-летняя загадка разгадана: найден «пропавший» дом Шекспира в Лондоне
На протяжении веков точное местонахождение единственного известного лондонского дома Уильяма Шекспира оставалось одной из самых заманчивых неразгаданных загадок в истории литературы. Теперь же открытие, сделанное ученым из Королевского колледжа Лондона,…
Nature Medicine: Выявлено неожиданное влияние менструального цикла на организм
Ученым Орхусского университета впервые удалось показать, что менструальный цикл воздействует на широкий спектр белков в организмах женщины. Работу опубликовали в журнале Nature Medicine. До этого времени такие исследования были ограничены…
МО: за ночь над регионами России сбили 155 украинских БПЛА
Силы ПВО за ночь сбили 155 украинских БПЛА над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены 155 украинских беспилотных…
В Сызрани при обрушении части жилого дома из-за атаки БПЛА пострадали 11 человек
Два этажа обрушились в подъезде четырехэтажного дома в Сызрани Самарской области, под завалами могут находиться два человека, в том числе ребенок, сообщили ТАСС в МЧС. ТАСС собрал основное о происшествии.…
ФСБ: в Крыму пресекли деятельность агента ГУР Украины
Деятельность агента Главного управления разведки МО Украины, который собирал данные о подразделениях Минобороны РФ, пресечена в Крыму. Об этом журналистам сообщили в пресс-службе управления ФСБ России по Республике Крым и…
Ядерный клуб может начать расширяться с Ирана
Одна из предполагаемых целей агрессии США против Ирана – предотвращение получения Тегераном ядерного...
Медицинские снимки раскрывают скрытые тайны древнеегипетских мумий
Используя медицинские технологии, разработанные для живых людей, ученые раскрывают тайны мертвых. Из...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".