Впервые ученые провели детальные измерения водяного пара высоко над поверхностью Гренландского ледяного щита. Исследование, осуществленное с помощью специально разработанного дрона, поможет ученым улучшить расчеты потери льда в стремительно нагревающихся полярных регионах. Результаты работы были опубликованы в журнале JGR Atmospheres.
«В ближайшие несколько лет мы сможем понять, как вода поступает в Гренландию и выходит из нее», — говорит автор исследования Кевин Розмиарек, докторант Института арктических и альпийских исследований в Калифорнийском университете в Боулдере. «Нам необходимо знать, как изменится окружающая среда Гренландии в будущем, поскольку она является крупным резервуаром пресной воды».
По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, Гренландия потеряла около 55 гигатонн льда и снега в период с осени 2023 по осень 2024 года. Остров теряет лед уже 28-й год подряд, и, по оценкам ученых, с 1992 года он остался без 5 триллионов тонн льда.
Гренландский ледяной щит содержит около 8% пресной воды планеты, и его таяние может внести значительный вклад в повышение уровня моря, изменить циркуляцию океана и экосистемы по всему миру.
Большая часть потерь льда происходит в результате откола больших кусков льда от ледников и таяния поверхностного льда и снега. Определенную роль может играть и сублимация — процесс превращения твердых тел в газ без предварительного превращения в жидкость. Предыдущие исследования показали, что в некоторых районах Гренландии около 30% летнего снега может сублимироваться в водяной пар.
Куда уходит водяной пар, пока неясно, говорит Розмиарек. Часть его может выпасть обратно в виде снега или сконденсироваться на поверхности, а часть может полностью покинуть водную систему Гренландии.
Сбор образцов воздуха в Арктике — дорогостоящая и технически сложная задача, поскольку традиционно он включает в себя полет на самолете в суровую погоду и транспортировку образцов воздуха обратно в лабораторию. Розмиарек и его команда преодолели эти трудности, погрузив оборудование для взятия проб воздуха на большой беспилотник с размахом крыльев 3 метра.
В течение лета 2022 года команда 104 раза запускала беспилотник, который собирал образцы воздуха на разных высотах — до 1500 метров над землей. Цель исследователей — изучить тип атомов водорода и кислорода в водяном паре. Молекулы воды из разных источников содержат различные комбинации водорода и кислорода. Ученые называют эти вариации изотопами.
«Изотопы — это отпечатки воды. С их помощью мы можем отследить источник, из которого пришел водяной пар», — говорит Розмиарек. Ученые собрали данные об источнике воды в Гренландии, включая воду, поступающую из тропиков, и о стоке, которым является поверхностный снег на Гренландском ледяном щите. «Но мы мало что знаем об изотопном составе воды, находящейся в движении», — добавил он.
Сравнив результаты измерений с помощью беспилотников с существующей компьютерной симуляцией, моделирующей круговорот воды в Арктике, команда обнаружила, что симуляция недооценивает количество осадков, выпадающих в Гренландии. Благодаря включению изотопных данных, наблюдаемых в симуляторе, модель дала точное предсказание того, как вода движется над Гренландией.
«Очень важно как можно точнее предсказать, что произойдет с Гренландией в условиях потепления», — сказал Розмиарек. «Мы продемонстрировали, насколько полезны данные об изотопах водяного пара, успешно улучшив существующую модель».
Около 125 000 лет назад, когда на Земле было теплее, чем в доиндустриальный период, Гренландия была покрыта значительно меньшим ледяным щитом, а уровень моря был на 5,5 метров выше, чем сегодня. По мере дальнейшего потепления планеты Гренландский ледяной щит может претерпеть значительные изменения и даже уменьшиться до прежних размеров.
Гренландский ледяной щит содержит огромное количество пресной воды, и ее уход из системы может привести к значительному повышению уровня мирового океана. По оценкам ООН, повышение уровня моря, вызванное изменением климата, в настоящее время затрагивает 1 миллиард человек во всем мире.
Розмиарек надеется вернуться в Гренландию и другие районы Арктики, чтобы провести еще несколько полетов и собрать дополнительные данные: «Это как если бы мы только что выяснили, как обнаружить отпечатки пальцев на месте преступления. Это конкретный шаг вперед в понимании того, куда уходит вода и откуда она берется в этой важной системе в то время, когда мы больше всего в этом нуждаемся», — заключил он.
