На побережье Гренландии ледники веками встречаются с Атлантикой в узких фьордах, оставшихся от древних ледниковых потоков. Высокие ледяные стены поднимаются на сотни метров и кажутся неподвижными, но в действительности они находятся в постоянном движении. На их краях регулярно откалываются глыбы льда: от небольших, размером с автобус, до гигантов, сопоставимых со стадионом. Эти процессы напрямую связаны с повышением уровня мирового океана и глобальными климатическими изменениями. Но до недавнего времени исследователи знали слишком мало о том, как именно происходит откол.
Недавнее исследование с использованием подводного оптоволоконного кабеля впервые позволило ученым наблюдать процессы у фронта ледника в реальном времени. Кабель протянули всего в полукилометре от места откола, и он стал инструментом, регистрирующим тысячи событий за короткий срок. Результаты работы опубликовали в журнале Nature.
Ледник у своего края нестабилен: здесь сталкиваются твёрдая порода, морская вода и движущаяся ледяная масса. Именно этот участок определяет, будет ли ледник устойчивым или ускорит разрушение. Однако доступ к нему крайне затруднён: судна рискуют застрять в ледяном меланже, а дорогостоящее оборудование может быть потеряно.
"Мы не имеем представления о том, что на самом деле происходит под водой", — сказал гляциолог Доминик Графф.
Его слова подтверждают и коллеги.
"Всегда впечатляет, когда люди получают какие-либо наблюдения вблизи фронта ледника", — отметил физик-океанограф Дэвид Сазерленд.
Ранее учёные использовали спутники и сейсмометры, но они фиксировали лишь малую часть картины. Оптоволоконное зондирование оказалось принципиально новым подходом, позволяющим "слышать" и "видеть" процессы в ледяной толще и воде.
Команда Граффа протянула 10 километров кабеля по дну фьорда Экалорутсит Кангиллит Сермиат в Южной Гренландии. Сам процесс укладки потребовал ювелирной точности: если судно двигалось слишком медленно, ледяной меланж смыкался, мешая кабелю погружаться.
После ввода в эксплуатацию кабель превратился в сеть датчиков, реагирующих на малейшие вибрации и изменения температуры. Применялись две ключевые технологии:
распределённое акустическое зондирование (DAS), фиксирующее вибрации и звуковые сигналы;
распределённое измерение температуры (DTS), позволяющее отслеживать тепловые изменения в толще воды и льда.
За три недели приборы зафиксировали более 56 тысяч отколовшихся глыб льда. Это колоссальный массив данных, который позволил проследить процесс образования айсбергов буквально от первых трещин до их ухода в океан.
| Метод | Что фиксирует | Ограничения | Преимущества |
|---|---|---|---|
| Спутниковое зондирование | Изменения поверхности льда | Нет данных о подводной части | Большой охват |
| Подводные сейсмометры | Колебания дна | Ограниченное число точек | Надёжность при крупных событиях |
| Оптоволоконное зондирование | Вибрации, звуки, температуру | Требует прокладки кабеля | Высокая детализация |
Кабель реагировал на треск льда и фиксировал акустические волны.
Вибрации передавались как сигнал обратного рассеяния света.
DTS фиксировал резкие перепады температуры при отколе.
Отделившийся айсберг создавал волны и локальные цунами.
Кабель улавливал даже внутренние гравитационные волны, возникавшие при смешении пресной и солёной воды.
Ошибка: использовать только спутниковые снимки.
Последствие: картина ограничивается лишь поверхностью.
Альтернатива: комбинировать спутниковые данные с подводным оптоволокном.
Ошибка: опираться исключительно на подводные сейсмометры.
Последствие: остаются незамеченными мелкие, но важные процессы.
Альтернатива: дополнить наблюдения DAS и DTS.
Что будет, если применить методику на других ледниках? Например, на тех, чьи края не упираются в сушу, а плавают на поверхности моря. Тогда данные могут быть ещё более разнообразными, ведь плавучие ледники реагируют на приливы, штормы и изменение солёности воды.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Высокая точность наблюдений | Сложность монтажа в ледяных фьордах |
| Возможность фиксировать тысячи событий | Риск повреждения кабеля айсбергами |
| Одновременное измерение вибраций и температуры | Высокая стоимость |
| Перспективы прогнозирования отколов | Требует опыта и координации судов |
Как выбрать участок для исследования?
Лучше всего подходят фьорды с активным фронтом ледника, где процесс откола наиболее выражен.
Сколько стоит установка кабеля?
Цена зависит от длины и условий прокладки, но речь идёт о миллионах долларов.
Что лучше: спутники или оптоволокно?
Оптимально использовать их в комплексе: спутники дают широкую картину, кабель — детали.
Миф: айсберги откалываются только летом.
Правда: процесс происходит круглый год, просто летом он заметнее.
Миф: откол айсберга всегда катастрофичен.
Правда: большинство отколов малы и не несут угрозы.
Миф: всё таяние видно на поверхности.
Правда: значительная часть процессов скрыта под водой.
• Внутренние гравитационные волны от айсбергов по мощности могут сравняться с океанскими приливами.
• Небольшие локальные цунами после откола фиксируются даже на глубине сотен метров.
• За три недели наблюдений исследователи зарегистрировали в среднем более 2500 отколов в сутки.
Изучение айсбергов началось задолго до появления спутников. В XIX веке моряки вели дневники наблюдений, фиксируя появление льда в Атлантике. После трагедии "Титаника" в 1912 году США и Европа создали Международную ледовую патрульную службу. Но только в XXI веке технологии позволили "заглянуть" под воду и увидеть начало разрушения ледников.