Napínanie a stláčanie ľadu môže náhle uvoľniť vodu z grónskeho ľadovca

Voda z topiaceho sa ľadu nie je len pasívnym dôsledkom otepľovania. Keď sa dostane do trhlín a pod ľadovec, môže zmeniť spôsob, akým sa ľad pohybuje, kĺže po podloží a rozpadá. Nová štúdia zameraná na grónsky ľadovec Sermeq Kujalleq ukazuje, že rozhodujúci môže byť samotný mechanický stav ľadu: či je v danej sezóne skôr napínaný alebo stláčaný.

Stretching and Squeezing Release Glacial Meltwater.

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

Výskum opísaný v Eos a publikovaný v AGU Advances sa sústredil na Sermeq Kujalleq, známy aj ako Store Gletsjer alebo Store Glacier. Na jeho povrchu sa na jar môžu trhliny, čiže crevasses, zapĺňať vodou z topenia. Ako sezóna postupuje, časť týchto vodných zásobníkov sa môže vyprázdniť a voda preniká hlbšie do ľadovca.

Tím Chudley et al. skúmal, ako súvisí množstvo vody vstupujúcej do ľadovca so sezónnymi zmenami síl, ktoré ľad stláčajú a naťahujú. Tieto sily vznikajú pôsobením gravitácie, ktorá ťahá ľadovec nadol, kĺzaním ľadu po vode pod ľadovcom a tiež interakciou častí ľadu s oceánom.

Vedci využili satelitné snímky misie Sentinel-2, aby zistili, koľko vody sa nachádzalo v trhlinách medzi rokmi 2016 a 2022. Osobitne sa zamerali na rok 2019, keď satelity Sentinel-2 poskytli najlepšie pokrytie ľadovca. Údaje spracovali pomocou konvolučnej neurónovej siete, ktorá mapovala sezónne rozšírenie vodnej pokrývky v trhlinách.

Následne hľadali vzťah medzi mechanickými silami pôsobiacimi na ľad a tým, kedy sa jazierka v trhlinách tvoria a kedy sa vyprázdňujú. Záver štúdie je dôležitý: dominantným faktorom určujúcim, kedy voda z trhlín odtečie do ľadovca, sú podľa autorov mechanické sily pôsobiace na ľad. Keď sezónne zmeny spôsobia napínanie ľadu, trhliny sa môžu náhle vyprázdniť a uvoľniť zadržiavanú vodu.

Pre Grónsko je to významné zistenie. Grónsky ľadový štít každoročne stráca obrovské množstvá vody a presnejšie pochopenie toho, kedy voda preniká cez ľad, je dôležité pre odhad pohybu ľadovcov, odtoku vody do oceánu aj pre modely budúcej straty ľadu a jej vplyvu na hladinu mora. Autori zároveň uvádzajú, že výsledky môžu pomôcť lepšie chápať dynamické procesy aj v iných ľadovcoch a ľadových štítoch.

Prečo je odtok roztopenej vody dôležitý

Všeobecne platí, že roztopená voda na povrchu ľadovca môže zostať dočasne zadržaná v jazierkach a trhlinách, alebo si nájsť cestu hlbšie do ľadu. Keď sa dostane pod ľadovec, môže ovplyvniť kontakt medzi ľadom a podložím. Práve preto glaciológovia sledujú nielen to, koľko ľadu sa topí, ale aj kadiaľ a kedy voda odteká.

Snímka zobrazuje: Stretching and Squeezing Release Glacial Meltwater.

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

Zdrojová štúdia zdôrazňuje tento časový rozmer: nestačí vedieť, že voda vzniká. Pre modelovanie ľadovcov je dôležité určiť, kedy sa z povrchových trhlín uvoľní a ako môže vstúpiť do vnútorného alebo spodného drenážneho systému ľadovca.

Ako napätie mení správanie trhlín

Trhliny v ľade sú citlivé na to, či je ľad v danom mieste a čase napínaný alebo stláčaný. Všeobecne možno povedať, že napínanie môže podporiť otváranie alebo prepojenie trhlín, zatiaľ čo stláčanie môže ich správanie obmedzovať iným spôsobom. Konkrétne mechanizmy však závisia od miestnych podmienok a od dynamiky ľadovca.

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

V prípade Sermeq Kujalleq štúdia spája náhle vyprázdňovanie vodou naplnených trhlín najmä so sezónnym napínaním ľadu. Neznamená to, že všetky ľadovce sa správajú rovnako, ale ukazuje to, že mechanické sily môžu byť kľúčom k správnemu načasovaniu odtoku vody.

Čo umožnili snímky Sentinel-2

Satelitné pozorovania sú pri výskume veľkých ľadovcov mimoriadne užitočné, pretože umožňujú sledovať rozsiahle a ťažko dostupné oblasti opakovane počas sezóny. V tejto práci poskytli snímky Sentinel-2 základ na mapovanie vody v trhlinách počas rokov 2016 až 2022.

Autori použili konvolučnú neurónovú sieť na vyhodnotenie vodnej pokrývky v čase. Ide o typ metódy strojového učenia, ktorá sa všeobecne využíva pri analýze obrazových dát. V tomto prípade pomohla previesť satelitné snímky na informácie o tom, kde a kedy sa voda v trhlinách nachádzala.

Význam pre modely ľadovcov a hladinu morí

Numerické modely ľadovcov sa snažia zachytiť procesy, ktoré rozhodujú o pohybe ľadu a strate hmoty. Ak model nesprávne odhadne, kedy voda preniká do ľadovca alebo pod neho, môže skresliť aj výpočet kĺzania ľadu, odtoku do oceánu a dlhodobého úbytku ľadovej hmoty.

Podľa autorov by výsledky mali pomôcť zlepšiť reprezentáciu správania ľadu v numerických modeloch. V širšom kontexte je to dôležité aj preto, že strata ľadu z veľkých ľadových štítov patrí medzi faktory ovplyvňujúce hladinu mora. Štúdia však sama o sebe nepredstavuje nový konkrétny odhad budúceho zvýšenia hladiny mora.

Čo zostáva neisté a čo bude treba sledovať

Výskum ukazuje silný vzťah medzi mechanickými silami a odtokom vody z trhlín na skúmanom grónskom ľadovci, no zároveň ponecháva priestor na ďalšie otázky. Nie je samozrejmé, že rovnaké načasovanie a rovnaká sila vzťahu sa prejavia na každom ľadovci alebo v každom roku.

Autori naznačujú, že zistenia môžu osvetliť dynamiku aj v iných ľadovcoch a ľadových štítoch. Ďalšie pozorovania a modelovanie budú dôležité najmä tam, kde sa menia podmienky topenia, štruktúra trhlín, kontakt ľadu s oceánom alebo množstvo vody pod ľadovcom.

Zdroj: Eos

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