Napínanie a stláčanie ľadu rozhoduje o tom, kedy sa uvoľní voda z grónskeho ľadovca

Voda z topenia na ľadovcoch nie je len pasívnym dôsledkom teplejšieho počasia. To, kedy a ako sa prepadne do trhlín a pod ľad, môže ovplyvniť samotný pohyb ľadovca, jeho rozpad aj tempo úbytku ľadu. Práve preto je dôležité vedieť, čo spúšťa odtok tejto vody.

Stretching and Squeezing Release Glacial Meltwater.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/stretching-and-squeezing-release-glacial-meltwater

Štúdia, na ktorú upozornil Eos, sa zamerala na grónsky ľadovec Sermeq Kujalleq, známy aj ako Store Gletsjer či Store Glacier. Výskumníci modelovali vzťah medzi množstvom vody vtekajúcej do ľadovca a sezónnymi zmenami mechanických síl, ktoré ľad stláčajú a naťahujú. Tieto sily podľa zdroja súvisia s gravitáciou, ktorá ťahá ľadovec po svahu nadol, s kĺzaním ľadu po vode pod ľadovcom a s tým, ako jednotlivé časti ľadu interagujú s oceánom.

Na povrchu ľadovca sa na jar môžu trhliny, teda crevasses, napĺňať vodou z topenia. Ako rok postupuje, niektoré z týchto vodou vyplnených trhlín sa vyprázdnia. Vedci sledovali, koľko vody sa v nich nachádzalo v rokoch 2016 až 2022, a to pomocou satelitných snímok z misie Sentinel-2. Osobitnú pozornosť venovali roku 2019, keď mali satelity podľa zdroja najlepšie pokrytie oblasti.

Tieto údaje potom vložili do konvolučnej neurónovej siete, aby počas sezóny zmapovali rozsah vodnej pokrývky v trhlinách. Následne hľadali súvislosť medzi mechanickými silami pôsobiacimi na ľad a vznikom či odvodnením jazierok v trhlinách.

Výsledok bol podľa autorov pomerne jasný: rozhodujúcim faktorom, ktorý určuje, kedy voda z topenia v trhlinách odtečie do vnútra ľadovca, sú mechanické sily pôsobiace na ľad. Keď sezónne zmeny spôsobia, že sa ľad začne viac naťahovať, trhliny sa môžu náhle odvodniť a uvoľniť vodu, ktorú dovtedy zadržiavali.

To je dôležité aj mimo samotného povrchu ľadovca. Grónsky ľadový štít každoročne uvoľňuje obrovské množstvá vody a načasovanie jej odtoku cez ľad je kľúčové pre pochopenie procesov, ako je kĺzanie ľadovca po podloží či okamih, keď sa voda z topenia dostáva do oceánu. Podľa autorov môžu výsledky osvetliť aj dynamické procesy na iných ľadovcoch a ľadových štítoch a pomôcť zlepšiť to, ako sa správanie ľadu zachytáva v numerických modeloch.

Prečo je voda v trhlinách taká dôležitá

Vo všeobecnosti platí, že voda z topenia môže na ľadovci meniť viac než len jeho povrch.

Snímka zobrazuje: Stretching and Squeezing Release Glacial Meltwater.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/stretching-and-squeezing-release-glacial-meltwater

Ak prenikne do trhlín alebo na rozhranie medzi ľadom a podložím, môže ovplyvniť trenie, rýchlosť pohybu aj stabilitu ľadovej masy. Práve preto glaciológovia sledujú nielen to, koľko vody vzniká, ale aj to, kadiaľ a kedy odteká.

V prípade tejto práce je podstatné, že samotná prítomnosť vody nestačí na vysvetlenie odvodnenia. Zdroj naznačuje, že rozhodujúce je aj mechanické „nastavenie“ ľadovca v danom období roka.

Ako vedci sledovali sezónne zmeny

Jadrom výskumu boli satelitné pozorovania z misie Sentinel-2 a modelovanie mechanických síl v ľadovci.

Snímka zobrazuje: Over a dark blue-green square appear the words Special Report: The State of the Science 1 Year On.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/stretching-and-squeezing-release-glacial-meltwater

Satelitné snímky umožnili odhadnúť, kde a v akom rozsahu sa voda v povrchových trhlinách objavovala medzi rokmi 2016 a 2022. Následne boli tieto dáta spracované pomocou konvolučnej neurónovej siete, ktorá pomohla mapovať vodnú pokrývku v priebehu sezóny.

Takýto postup je užitočný najmä pri veľkých a ťažko prístupných ľadovcoch. Satelity poskytujú opakované zábery v čase a metódy strojového učenia vedia z rozsiahlych súborov údajov vyťažiť vzory, ktoré by sa ručne vyhodnocovali podstatne ťažšie.

Čo znamená napínanie a stláčanie ľadu

Ľadovec nie je pevný blok bez pohybu. Je to hmota, ktorá tečie, deformuje sa a reaguje na sklon terénu, podmienky na dne aj kontakt s okolitým prostredím. Keď sa niektoré jeho časti viac naťahujú, trhliny sa môžu otvárať alebo prepájať spôsobom, ktorý uľahčí rýchly odtok vody do hĺbky.

Naopak, v iných obdobiach môžu prevládať sily, ktoré ľad skôr stláčajú, a tým sa podmienky pre náhle odvodnenie zmenia. V tejto štúdii práve sezónne striedanie takýchto stavov podľa autorov najlepšie vysvetľovalo, kedy voda z trhlín náhle mizla.

Prečo na tom záleží pre modely a oceán

Predpovedať budúci vývoj ľadovcov nestačí len z údajov o teplote vzduchu či rozsahu topenia. Dôležité je aj to, ako sa voda v ľadovci presúva a ako spätne mení pohyb samotného ľadu. Ak sa podarí lepšie odhadnúť načasovanie odvodnenia, môže to zlepšiť numerické modely používané pri odhadoch úbytku ľadu a jeho príspevku k zmenám hladiny mora.

Zdroj zároveň pripomína, že načasovanie odtoku súvisí aj s procesmi pod ľadovcom a s tým, kedy sa voda z topenia objaví v oceáne. To je dôležité pre pochopenie širšieho fungovania okrajov grónskeho ľadového štítu.

Čo zostáva neisté a čo bude nasledovať

Hoci výsledky ukazujú na dominantnú úlohu mechanických síl pri odvodnení trhlín na Store Glacier, neznamená to automaticky, že každý ľadovec sa bude správať rovnako. Autori podľa zdroja predpokladajú, že zistenia môžu objasniť aj procesy inde, no miera prenositeľnosti bude závisieť od miestnych podmienok.

Vo všeobecnosti bude dôležité overovať podobné vzťahy aj na ďalších ľadovcoch a ľadových štítoch a spájať satelitné dáta s terénnymi meraniami a modelmi. Práve tak sa dá spresniť, kedy voda z topenia len vyplní povrchové trhliny a kedy sa náhle prepadne do vnútra ľadu alebo pod neho.

Zdroj: Eos

Pôvodný článok: https://eos.org/research-spotlights/stretching-and-squeezing-release-glacial-meltwater