Jaką rolę w topnieniu lodowców szelfowych odgrywa zmienność oceaniczna?
Morze Weddela to obszar, na którym znajduje się lodowiec szelfowy Ronne-Filchnera (FRIS) i gdzie powstają kilometry lodu morskiego. Procesowi tworzenia się lodu morskiego towarzyszy znaczne zasolenie wód szelfowych, które wpływają na cyrkulację pod lodowcem FRIS, mającym największą w Antarktyce objętość lodu. Lodowiec FRIS może nie tylko powodować istotne zmiany poziomu morza, ale odgrywa również ważną rolę w tworzeniu się antarktycznych wód przydennych – najbardziej gęstych i zimnych, a także największych objętościowo mas wód zasilających oceany ziemskie. Z tego powodu procesy fizyczne zachodzące na styku lodu lodowca FRIS i oceanu mają bezpośredni wpływ na globalną cyrkulację oceaniczną i wentylację głębokich wód oceanów. Należy więc zadać sobie pytanie: jakie czynniki determinują zmienność topnienia pod lodowcem FRIS? Pytanie to jest istotne w kontekście modelowania i przewidywania procesu szczelinowania zachodzącego w lodowcu. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu DOVuFRIS przeanalizowali dane zebrane w ciągu kilkudziesięciu ostatnich lat, aby na ich podstawie odkryć pewne schematy dotyczące zmiany tempa topnienia oraz wywnioskować, które procesy fizyczne mogą wpływać na tę zmienność. „Skupiliśmy się schematach związanych z czasem trwania różnych cech, częstotliwością ich występowania oraz okresowością”, mówi stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” Irena Vaňková, główna badaczka projektu. „Na tej podstawie możemy stwierdzić czy na przykład zmiany występują okresowo i są powodowane przez fale, czy nieregularnie na skutek wirów. Siła tych zdarzeń może pomóc w wyjaśnieniu, jakie właściwości może mieć ocean pod powierzchnią lodowca szelfowego”.
Wiry i ich wpływ na topnienie lodowców szelfowych
Wiry oceaniczne są zjawiskami o względnie małej skali tworzącymi się na skutek niestabilności oceanu. Przyczyniają się do mieszania się wód oceanicznych o różnych parametrach, takich jak temperatura. Posiadają własną dynamikę i transportują ciepło ze źródła, w którym powstają, do miejsca, w którym ulegają rozproszeniu. Przy niewielkiej rozdzielczości siatki w modelach oceanicznych o zbyt małym poziomie szczegółowości wiry mogą nie być widoczne. Choć w modelach tych można uwzględniać zjawisko mieszania się wód oceanicznych o różnej charakterystyce, uzyskany efekt w postaci chociażby skali przestrzennej tego zjawiska może różnić się od rzeczywistego. „Niezwykle ważne jest, aby wiedzieć, gdzie dokładnie pod powierzchnią lodowca szelfowego dochodzi do mieszania się wód oraz czy ciepło jest transportowane za pośrednictwem wirów z powrotem aż do szczelin, gdzie lód jest najgrubszy i najbardziej podatny na topnienie. Dlatego tak ważne jest, abyśmy dysponowali modelem o rozdzielczości uwzględniającej wiry pod szczelinami lodowców szelfowych, np. w szczelinach lodowca FRIS”, wyjaśnia Vaňková, która prowadziła badania w ramach projektu wspieranego przez organizację United Kingdom Research and Innovation wspólnie z Keithem Nichollsem.
Modelowanie zróżnicowanej podstawy lodowca szelfowego
Badacze zidentyfikowali przejściowe, tj. nieregularne, okresy zamarzania w kilku lokalizacjach lodowca FRIS, które ich zdaniem można powiązać z ruchami mas wody pod lodowcem wskutek występowania w tych obszarach niestabilności. Zjawisko to powoduje, że woda z głębin jest transportowana na mniejsze głębokości. Wraz z wędrówką mas wody ku górze wzrasta jej temperatura topnienia, przyczyniając się do częściowego zamarzania. Ustalenia badaczy z projektu poszerzają naszą wiedzę na temat czynników, które determinują ten niezwykle ważny proces. „Dzięki prowadzonym przez nas obserwacjom odkryliśmy, jak zróżnicowana jest podstawa lodowca szelfowego oraz zidentyfikowaliśmy kilka kryjących się za tym zróżnicowaniem procesów. To dobra wiadomość. Planujemy dalszą współpracę z podmiotami zajmującymi się modelowaniem oceanicznym, by wspólnie zastanowić się nad tym jak najskuteczniej włączać nasze dotychczasowe wnioski i ustalenia do modeli oraz zdecydować, które z zachodzących w lodowcach procesów są na tyle istotne, by znalazły swoje odzwierciedlenie w modelach”. Nadrzędnym celem Vaňkovej jest udoskonalenie metod symulowania globalnych efektów interakcji zachodzących pomiędzy lodowcami szelfowymi a oceanem. W ramach projektu DOVuFRIS opublikowane zostały już dwa artykuły naukowe, zaś kolejne oczekują na publikację lub są w trakcie przygotowań. Badacze mieli możliwość zaprezentowania wniosków z projektu na licznych konferencjach, spotkaniach i seminariach, w tym w grudniu 2020 roku podczas konferencji zorganizowanej przez Amerykański Związek Geofizyczny. „Aby móc przewidywać, jaka przyszłość czeka lodowce szelfowe, musimy najpierw zrozumieć ich obecną sytuację i dokładnie to jest celem realizowanego przez nas projektu. Zastosowaliśmy nową technikę, która umożliwia obserwowanie i monitorowanie zróżnicowania szczelin lodowców szelfowych w niespotykanej dotychczas rozdzielczości czasowej, co z pewnością pomoże nam w lepszym zrozumieniu ich podatności na zmiany”, podsumowuje Vaňková.
Słowa kluczowe
DOVuFRIS, FRIS, Morze Weddella, lodowiec szelfowy Ronne-Filchnera, wiry, poziom morza, tempo topnienia, lodowce szelfowe
