Новое исследование показывает, как быстро могут отступать ледяные щиты, и что это может означать для таяния Антарктики

Ледник в заливе Парадайз, Антарктида. jet 67/Shutterstock

Антарктический ледяной щит, площадь которого превышает территорию США и Мексики вместе взятых, содержит достаточно воды, чтобы поднять глобальный уровень моря более чем на 57 метров, если он полностью растает. Это затопило бы сотни городов по всему миру. Данные свидетельствуют о том, что тает и довольно быстро. Спутниковые наблюдения показали, что в прибрежных районах Западной Антарктиды заземленный (мелководный) лед (grounded ice – лед, соприкасающийся с лежащим под ним земельным ложем. Он занимает материк и мелководье вокруг него М.П. ) в последние годы теряется со скоростью до 30 метров в сутки.

Но спутниковые данные об изменении ледяного щита относительно короткие, так как наблюдения за ними ведутся всего 50 лет. Это ограничивает наше понимание того, как ледяные щиты развивались в течение более длительных периодов времени, включая максимальную скорость, с которой они могут отступать, и те части, которые наиболее уязвимы для таяния.

Мы решили исследовать, как реагировали ледяные щиты во время предыдущего периода потепления климата — последней «дегляциации». Этот климатический сдвиг произошел примерно между 20 000 и 11 000 лет назад и охватил переход Земли от ледникового периода, когда ледяные щиты покрывали большую часть Европы и Северной Америки, к периоду, в котором мы живем в настоящее время (так называемый голоценовый межледниковый период).

Во время последней дегляциации темпы повышения температуры и уровня моря были в целом сопоставимы с сегодняшними. Изучение изменений ледяных щитов в этот период позволило нам оценить, как два оставшихся заземленных ледяных щита (Гренландия и Антарктида) могут отреагировать на еще более теплый климат в будущем.

Наши недавно опубликованные результаты показывают, что ледяные щиты способны отступать рывками до 600 метров в день. Это намного быстрее, чем наблюдалось до сих пор из космоса.

Импульсы быстрого отступления

В нашем исследовании использовались карты норвежского морского дна с высоким разрешением для выявления небольших форм рельефа, называемых «гофрированными гребнями». Эти гребни высотой 1–2 метра образовались, когда бывший ледяной щит отступил во время последней дегляциации.

Приливы поднимали и опускали ледяной щит. Во время отлива ледяной щит опирался на морское дно, что выталкивало отложения на краю ледяного щита вверх в гребни. Учитывая, что каждый день у берегов Норвегии бывает два отлива, ежедневно образовывались два отдельных гребня. Измерение пространства между этими гребнями позволило нам рассчитать скорость отступления ледяного щита.

Во время последней дегляциации Скандинавский ледяной щит, который мы изучали, подвергался импульсам чрезвычайно быстрого отступления со скоростью от 50 до 600 метров в день. Эти скорости в 20 раз выше, чем самая высокая скорость отступления ледяного щита, которая до сих пор была измерена в Антарктиде со спутников.

Самые высокие темпы отступления ледяного щита происходили на самых плоских участках ложа ледяного щита. В районах с плоским дном требуется лишь относительно небольшое количество таяния, около полуметра в день, чтобы вызвать импульс быстрого отступления. Ледяные щиты в этих регионах очень слабо прикреплены к своему ложу, и поэтому требуется лишь минимальное таяние, чтобы стать полностью плавучим, что может привести к почти мгновенному отступлению.

Однако такое быстрое отступление, вызванное плавучестью, вероятно, сохраняется только в течение коротких периодов времени — от дней до месяцев — до того, как изменение ложа ледяного покрова или уклона ледяной поверхности дальше вглубь суши затормозит отступление. Это демонстрирует, насколько нелинейным или «импульсным» был характер отступления ледяных щитов в прошлом.

Вероятно, так будет и в будущем.

Предупреждение из прошлого

Наши результаты показывают, насколько быстро ледяные щиты способны отступать в периоды потепления климата. Мы предполагаем, что импульсы очень быстрого отступления, от десятков до сотен метров в день, могли иметь место в плоскодонных частях Антарктического ледяного щита даже при нынешних темпах таяния.

Это имеет значение для обширного и потенциально нестабильного ледника Туэйтса в Западной Антарктиде. С тех пор, как ученые начали наблюдать за изменениями ледяного щита через спутники, ледник Туэйтс значительно отступил и теперь находится всего в 4 км от плоского участка своего ложа. Таким образом, в ближайшем будущем ледник Туэйтса может испытать импульсы быстрого отступления.

Потери льда в результате отступления через эту плоскую область могут ускорить скорость обрушения льда в остальной части водосборного бассейна Туэйтса в океан. Водосборный бассейн Туэйтса содержит достаточно льда, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 65 см.

Наши результаты проливают новый свет на то, как ледяные щиты взаимодействуют со своими слоями в разных временных масштабах. Высокие темпы отступления могут происходить в течение десятилетий или столетий, когда ложе ледяного щита углубляется вглубь суши. Но мы обнаружили, что ледяные щиты на плоских участках наиболее уязвимы для чрезвычайно быстрого отступления в гораздо более короткие промежутки времени.

Включение этого краткосрочного механизма отступления в компьютерное моделирование вместе с данными о форме ледяных щитов будет иметь решающее значение для точного прогнозирования темпов изменения ледяных щитов и повышения уровня моря в будущем.