Kiedy temperatura powietrza na Antarktydzie wzrasta i topnieją lody lodowcowe, woda może gromadzić się na powierzchni pływających szelfów lodowych, obciążając je i powodując zaginanie się lodu. Teraz, po raz pierwszy w tej dziedzinie, badania prowadzone pod kierunkiem CIRES pokazują, że szelfy lodowe nie tylko uginają się pod ciężarem jezior roztopowych, ale pękają. W miarę ocieplania się klimatu i wzrostu szybkości topnienia Antarktydy, pękanie to może spowodować zapadnięcie się wrażliwych szelfów lodowych, co umożliwi przedostanie się lodu z lodowców śródlądowych do oceanu i przyczynienie się do wzrostu poziomu morza.
„Szefy lodowe są niezwykle ważne dla ogólnego stanu pokrywy lodowej Antarktyki, ponieważ wzmacniają lub powstrzymują lód lodowca na lądzie” – powiedziała Alison Banwell, naukowiec CIRES w Centrum Nauki i Obserwacji Ziemi (ESOC) i główna autorka książki badanie opublikowane dzisiaj w Journal of Glaciology. „Naukowcy przewidzieli i stworzyli model, że ładowanie powierzchniowej wody roztopowej może spowodować pękanie szelfów lodowych, ale nikt aż do tej pory nie zaobserwował tego procesu w terenie”.
Nowe prace mogą pomóc w wyjaśnieniu nagłego zapadnięcia się szelfu lodowego Larsen B w 2002 r. W miesiącach poprzedzających jego katastrofalne rozpadnięcie powierzchnię szelfu lodowego zaśmieciły tysiące jezior roztopowych, które następnie opadły w ciągu zaledwie kilku tygodni.
Aby zbadać wpływ powierzchniowych wód roztopowych na stabilność szelfu lodowego, Banwell i jej współpracownicy z uniwersytetów w Cambridge, Oksfordzie i Uniwersytetu w Chicago udali się w listopadzie 2019 r. na szelf lodowy Jerzego VI na Półwyspie Antarktycznym. Najpierw zespół zidentyfikował zagłębienie lub „dolina” w powierzchni lodu, które utworzyło się w wyniku poprzedniego osuszenia jeziora, podczas którego sądzono, że woda roztopowa prawdopodobnie ponownie zgromadzi się na lodzie. Następnie wyruszyli w mroźny krajobraz na skuterach śnieżnych, ciągnąc za sobą cały swój sprzęt naukowy i sprzęt ochronny na saniach.
Wokół doliny zespół zainstalował precyzyjne stacje GPS do pomiaru niewielkich zmian wysokości na powierzchni lodu, czujniki ciśnienia wody do pomiaru głębokości jeziora oraz system kamer poklatkowych do przechwytywania zdjęć powierzchni lodu i jezior roztopionych co 30 minut .
W 2020 r. pandemia COVID-19 gwałtownie przerwała prace w terenie. Kiedy w listopadzie 2021 r. zespół w końcu wrócił na teren terenowy, pozostały tylko dwa czujniki GPS i jedna kamera timelapse; dwa inne GPS i wszystkie czujniki ciśnienia wody zostały zalane i zakopane w litym lodzie. Na szczęście zachowane instrumenty uchwyciły pionowy i poziomy ruch powierzchni lodu oraz obrazy jeziora roztopowego, które utworzyło się i wyschło podczas rekordowo wysokiego sezonu topnienia 2019/2020.
Dane GPS wskazują, że lód w środku basenu jeziora uginał się w dół o około stopę w odpowiedzi na zwiększony ciężar wody roztopowej. Odkrycie to opiera się na wcześniejszych pracach kierowanych przez Banwella, w ramach których dokonano pierwszych bezpośrednich pomiarów terenowych wyboczenia szelfu lodowego spowodowanego gromadzeniem się i drenażem wody roztopowej.
Zespół odkrył również, że pozioma odległość między krawędzią a środkiem dorzecza jeziora roztopowego wzrosła o ponad stopę. Było to najprawdopodobniej spowodowane tworzeniem się i/lub poszerzaniem okrągłych pęknięć wokół jeziora ze stopioną wodą, co uchwyciły zdjęcia poklatkowe. Wyniki dostarczają pierwszych dowodów terenowych na pękanie szelfu lodowego w odpowiedzi na powierzchniowe jezioro z wodą roztopową obciążające lód.
„To ekscytujące odkrycie” – powiedział Banwell. „Uważamy, że tego typu okrągłe pęknięcia były kluczowe w procesie odwadniania jezior w stylu reakcji łańcuchowej, który pomógł rozbić lodowiec szelfowy Larsen B”.
Praca potwierdza wyniki modelowania, które pokazują ogromny ciężar tysięcy jezior roztopowych, a późniejsze osuszanie spowodowało wygięcie i pęknięcie lodowca szelfowego Larsen B, przyczyniając się do jego zapadnięcia.
„Te obserwacje są ważne, ponieważ można je wykorzystać do ulepszenia modeli i lepszego przewidywania, które szelfy lodowe Antarktyki są bardziej wrażliwe i najbardziej podatne na zapadnięcie się w przyszłości” – powiedział Banwell.