Ученым удалось наблюдать жидкую воду в отдельных точках путем бурения скважин, но эти наблюдения ограничены. Усовершенствованная методика, разработанная аспирантом обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и ее коллегами, теперь впервые расширяет этот вид на целые регионы и в разные сезоны, позволяя использовать бортовой радар, проникающий через лед, для обнаружения талых вод. жизнь подо льдом круглый год.
Первые результаты, только что опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, показывают обширные запасы воды зимой подо льдом. Они предполагают, что реакция ледников на таяние зависит не только от скорости, с которой талая вода стекает вниз, но и от количества воды, хранящейся подо льдом в течение зимы, а также от топографии и проницаемости земли под ним, сказал руководитель исследования. автор, аспирантка Колумбийского университета Винни Чу.
«Распределение талой воды постоянно меняется, переходя из одного места в другое», — сказал Чу. "Зная, как это распределение меняется в зависимости от сезона, мы можем лучше понять пространственную связь между льдом и потоком воды.Чу сказал, что при повышении температуры образуется больше талой воды, и исследование предполагает, что Гренландия может хранить часть ее у подножия льда. По ее словам, это потенциально могло бы опосредовать воздействие талой воды на летний ледяной поток, поддерживая стабильное давление воды в подледниковой зоне в течение года.
Ледяной щит Гренландии имеет широкий диапазон температур и примесей, которые вызывают замерзание льда по-разному, и эти изменения затрудняют обнаружение ледяным радаром участков воды подо льдом. Чу и ее коллеги разработали способ корректировки этих изменений, используя трехмерные термомеханические модели ледяного покрова и знания химического состава ледяного покрова, чтобы выявить отражательную способность, которая указывает на воду в данных радара.
В ходе исследования исследователи описывают, где вода преобладала внутри льда в начале сезона таяния и где она присутствовала в конце зимы на леднике Рассела и соседней Исуннгуата Сермии в западной Гренландии. Они показали, что в начале сезона таяния большая часть талой воды, достигающей коренных пород, находилась по желобам, заполненным наносами, под ледниками.
Напротив, зимой большая часть подледниковой воды региона могла скапливаться в более высоких горных хребтах, в то время как желоба на более низких высотах были в основном сухими.
Ученые подозревают, что в более теплую погоду давление воды открывает дренажные системы во льду, позволяя талой воде течь с поверхности в желоба под ним.
Эти каналы могут закрываться зимой, так как воды поступает меньше, а давление воды падает. В желобах пол, заполненный наносами, обеспечивает лучший дренаж. «Любая оставшаяся подледниковая вода, вероятно, продолжит просачиваться через дренаж грунтовых вод, оставляя мало зимних запасов на границе ледяного дна», — пишут авторы. Но гребни состоят из менее проницаемого материала, поэтому на них может скапливаться вода.
Влияние воды проявляется в изменении скорости ледников в течение года.
Авторы пишут, что во время сезона таяния 2010 года ледник Рассела течет более чем в два раза быстрее, чем в конце следующей зимы. По словам Чу, в начале лета ледник ускоряется, что говорит о быстром повышении давления воды. В конце лета он быстро замедляется, что позволяет предположить, что образование каналов во льду способствует более эффективному и быстрому оттоку талой воды со дна ледника, пишут ученые.
Соседняя Isunnguata Sermia ускоряется медленнее. По словам Чу, это может быть связано с очевидной широко распространенной емкостью подледниковой воды, которая может поддерживать давление воды зимой.
Ледник Рассела, напротив, имеет меньше запасов воды зимой и будет испытывать большее увеличение давления воды в начале сезона таяния.
«Наши результаты показывают, что зимнее подледниковое гидрологическое состояние может предопределить реакцию ледника на дополнительное количество талой воды следующим летом», — сказал Чу.
По словам Джозефа МакГрегора, гляциолога и геофизика из Центра космических полетов НАСА-Годдарда, который не принимал участия в исследовании, метод, использованный в исследовании, дает более четкое представление о том, как вода движется подо льдом, чем любой другой существующий метод.
"У нас есть преобладающие представления о том, как вода течет по поверхности ледяных щитов, сквозь ледяные щиты и под ледяными щитами. Чего у нас нет, так это отличных наблюдений за тем, где большую часть времени вода находится подо льдом », — сказал МакГрегор. "Этот результат меняет положение дел.
Это также демонстрирует ценность дистанционного зондирования с воздуха для проверки фундаментальных гляциологических гипотез."
Соавторы статьи — Дастин Шредер из Стэнфордского университета; Хелен Серусси из Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института; Стивен Палмер из Университета Эксетера; и Тимоти Крейтс и Робин Белл из обсерватории Земли Ламон-Доэрти.
Документ «Обширные зимние подледниковые водохранилища под ледниковым щитом Гренландии» доступен в Интернете.