Дренаж в ледниках Гренландии

Строение ледяных покровов Гренландии гораздо сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Летом на поверхности ледника возникают тысячи новых озер, которые иногда исчезают, быстро просачиваясь сквозь его толщу по дренажным каналам до поверхности подстилающих ледник пород. Здесь воды образуют закрытые камеры или водяные линзы, которые затем рассасываются по границе льда и вглубь скальных пород основания. Предыдущие исследования, проведенные в основном на окраинах ледяного щита, где он тонок и сползает в море, показали, что линзы могут действовать как смазка, снижающая трение. Для центральных областей с толщинами льда более километра пока разработаны лишь теоретические модели.

Доскональное изучение механизмов и деталей дренажных явлений в разных частях Гренландии в зависимости от времени года очень важно. Ему посвящена статья команды семи ученых из университетов Англии и США, выполненная под руководством профессора Принстонского университета Лай Чинъяо. Исследователи свели воедино полевые наблюдения, спутниковые данные системы глобального позиционирования, лабораторные эксперименты и физическое моделирование. Оказалось, что из-за образования водяных линз поднимается уровень ледяной поверхности над ними, который затем спадает по мере ухода воды. Напомним, что вода — несжимая жидкость, поэтому выходит, что лед, давя на воду, выпячивается под действием собственного давления.

Для изучения явления геофизики создали лабораторную модель ледника в виде прозрачных двуслойных пластин дециметрового размера из силоксана. Верхняя была сплошной, нижняя — пористой. В место контакта слоев шприцем впрыскивали жидкость, которая раздвигала границу и измеряли время ее просачивания через материалы с различной пористостью. Ученые показали, что для оценок проницаемости можно использовать закономерности выпячивания и последующей релаксации поверхности льда. Интересно, что летом проницаемость возрастает в двести пятьдесят раз по сравнению с зимой.

Геофизики применили полученные данные для анализа пяти случаев ухода воды из озер, случившихся между 2006 и 2012 годами. Им удалось определить объем просочившейся вниз воды, а также измерить вертикальные смещения поверхности ледника при образовании линз. Разброс времен релаксации льда для изученных регионов был значителен. Исследователи считают, что он связан с различиями проницаемости. Они уверены, что их выводы полностью соответствуют реальности, но планируют продолжить исследования.

(Nature Communications, 2021, 12, 1, полный текст)