Борозды от айсбергов помогли оценить скорость таяния ледников в Антарктиде
Геологи из Швеции и Великобритании изучили форму и направление следов, которые оставили на дне айсберги, отколовшиеся в течение последних 12 тысяч лет от антарктических шельфовых ледников, и оценили их вклад в сокращение общего объема льда на континенте. Полученные результаты помогут точнее изучить механизм таяния Антарктического ледяного щита в настоящий момент. Результаты работы опубликованы в Nature.
Шельфовые ледники в Антарктиде представляют из себя продолжающиеся в море участки поверхностного ледяного покрова. Частично эти ледники опираются на сушу, а частично плавают в воде. Заканчиваются такие ледники резкими обрывами, от которых из-за неустойчивости обрывистого фронта откалываются небольшие айсберги, которые потом дрейфуют в открытом море. Это приводит не только к движению надводного фронта ледника к берегу, но и вызывает подводные течения, которые растапливают и подводную часть ледника. В результате это приводит к тому, что линия контакта ледника с землей, которая находится под водой для большинства антарктических ледников тоже медленно отступает в сторону берега.
Для того, чтобы изучить влияние откалывания айсбергов на уменьшение Антарктического ледяного щита группа исследователей из Великобритании и Швеции изучила эволюцию фронта одного из ледников в Западной Антарктиде — шельфового ледника Пайн-Айленд. Сейчас из-за таяния льда и откалывания айсбергов на этот ледник приходится примерно четверть потерь льда на континенте.
Рельеф дна в заливе вблизи границы этого ледника такой, что некоторые айсберги с массивной подводной частью, после того, как откололись когда-то от основной части ледника и начали дрейфовать от берега, могли задевать дно. Проанализировав форму и направление следов, которые они при этом оставили, авторы работы смогли оценить примерное время их отрыва от ледника, размер и форму.
Форма таких борозд на дне зависит от формы киля айсберга. Оказалось, что большинство следов имеет V-образную форму, которые характерны для достаточно небольших айсбергов, и лишь небольшое количество следов относилось к более крупным айсбергам с относительно плоским дном или несколькими килями. Исходя из полученных данных о размерах и возрасте айсбергов, авторы работы предложили примерный сценарий сокращения площади шельфового ледника Пайн-Айленд в течение последних 12 тысяч лет.
По предложенной гипотезе, наиболее активный период откалывания айсбергов начался около 12,3 тысяч лет назад и продлился примерно тысячу лет. За это время линия контакта отступила примерно на 200 километров в сторону берега. Основной причиной ее отступления был совместный эффект неустойчивости обрывистого фронта и усиления придонных течений.
После этого из-за рельефа дна и изменения климатических условий скорость отсутпания упала, и за последние 11 тысяч линия контакта шельфового ледника с дном отступила еще примерно на 100 километров.
По словам ученых, и сейчас фронт обрыва ледника является довольно неустойчивым, что приводит к откалыванию от него большого количества айсбергов. Конечно, в данный момент этот процесс значительно менее интенсивный, чем 12 тысяч лет назад, и откалывающиеся айсберги имеют куда меньший размер, однако предложенный механизм развития неустойчивости может позволить оценить скорость отступания ледника и сокращение площади Антарктического ледяного щита и в настоящее время.
Несмотря на то, от шельфовых ледников в Антарктиде постоянно откалываются айсберги разных размеров, что приводит постоянному уменьшению их площади, некоторые исследования показывают, что общий объем льда из-за большого количества снегопадов в Антарктиде может даже увеличиваться.
Александр Дубов
Это дает основание полагать, что нынешнее ослабление АМОЦ повлияет на весь глобальный климат
Во время последнего ледникового периода потепление на севере Атлантики и ослабление Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (АМОЦ) приводили к изменению количества осадков в удаленных от этой области регионах: области южноазиатских муссонов и субтропиков северного полушария становились более влажными, а регион южноамериканских муссонов — более засушливым. Это удалось установить по изотопному анализу сталагмитов в пещерах на пяти континентах. Подобные события в прошлом могут указывать на то, что нынешние быстрое потепление климата и ослабление АМОЦ будут также иметь последствия для всей атмосферной циркуляции. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Во время последнего ледникового периода (120-15 тысяч лет назад) происходили быстрые изменения климата в тысячелетнем масштабе, которые получили название осцилляций Дансгора — Эшгера. Они состояли из относительно теплых и холодных фаз и стремительных (в течение десятилетий) переходов между ними. За ходом этих циклов климатологи наблюдают с помощью прокси-данных — ледяных кернов из Гренландии и Антарктиды, а также древних морских и озерных отложений. Наиболее заметно осцилляции Дансгора — Эшгера проявляются в Северной Атлантике, где во время таких событий сокращается площадь морского льда, быстро растет температура воздуха над Гренландией, а также происходит реорганизация Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции. Однако до сих пор глобальные сдвиги в циркуляциях атмосферы и океана во время таких циклов реконструировали лишь по спорадическим и локальным данным — например, сталагмитам в пещерах на севере Турции. Ученые под руководством Йенс Фольмейстера (Jens Fohlmeister) из Потсдамского института изучения климатических изменений исследовали пространственное распределение переходов между холодными (стадиальными) и теплыми (интерстадиальными) фазами осцилляций Дансгора—Эшгера и их влияние на атмосферную циркуляцию. Для этого они использовали данные изотопного анализа о соотношении стабильных изотопов кислорода 18O и 16O. Известно, что во время потепления в пресной воде растет содержание тяжелого изотопа 18O и падает содержание легкого изотопа 16O. Их соотношение описывается показателем δ18O, и в палеоклиматологии его конкретные значения приняты для разных температур. Авторы установили величины δ18O в 111 спелеотемах из 67 пещер, расположенных на всех континентах, кроме Антарктиды. Спелеотемы — это вторичные минеральные отложения, которые образуются в пещерах, например, сталагмиты. Также палеоклиматологи рассчитали средние значения температур и количества осадков за каждое столетие, используя модели из ансамбля CMIP5 с высоким разрешением. Авторы исследования обнаружили, что временной ряд δ18O отражает закономерности переходов от стадиальных фаз к интерстадиальным во всех 111 спелеотемах. Медианная амплитуда интерстадиального перехода δ18O в течение последнего ледникового периода в них составила от −3,1 до +2,4 промилле. Ученым удалось выявить влияние потепления на севере Атлантики и ослабление АМОЦ на климат в удаленных от этого региона широтах. Например, в регионе южноазиатских муссонов (территории нынешних Индии и Китая) и субтропиках северного полушария (Карибский бассейн) интерстадиальные периоды сопровождались выпадением бóльшего количества осадков, чем стадиальные, за счет сдвига субтропической зоны конвергенции на север. В области муссонов в Южной Америки тенденция была противоположной — теплые периоды были более засушливыми. Авторы отметили, что полученные результаты подтверждают влияние потепления в северной части Атлантики и ослабления АМОЦ на глобальный климат: эти события уже приводили к крупномасштабным изменениям количества и сезонности осадков в различных регионах планеты — то есть по сути изменению всей атмосферной циркуляции. Эта связь может служить архетипом для последствий быстрого изменения климата, которое происходит сейчас и также сопровождается таянием Гренландского ледового щита и ослаблением АМОЦ. Недавно ученые смоделировали, как будет меняться АМОЦ в XXI веке, впервые опираясь на данные о температуре морской поверхности в северной части Атлантического океана за последние 150 лет. Согласно их прогнозу, тренд на ослабление этой циркуляции приведет к тому, что АМОЦ с высокой вероятностью не сможет существовать в прежнем виде уже в период 2025-2095 годов.