Доктор Джеймин Гринбаум (Jamin Greenbaum) и его команда работают на передовой исследований климатических изменений на самом холодном континенте планеты Земля. Их изыскания позволяют понять причины, которые приводят к таянию Антарктического ледяного щита, а также то, как лучше прогнозировать подъем уровня Мирового океана. И, согласно последним результатам проведенного ими числового моделирования, потоки теплой воды, протекающие под антарктическими ледниками, могут способствовать подъему уровня моря быстрее, чем было принято думать ранее.
Желаете узнать больше о нашей программе академических лицензий?
Доктор Джеймин Гринбаум, инженер по авиационным и космическим технологиям, переквалифицировавшийся в исследователя-полярника, только что завершил свою 16-ю по счету с 2007 года экспедицию к «большому холодильнику» на ледоколе и несказанно счастлив снова ступить на земную твердь, насладиться теплым днем и парочкой гамбургеров за ужином.
Двумя месяцами ранее (28 декабря 2023 г.) доктор Гринбаум отбыл из порта Литтлтон в Крайстчерче, Новая Зеландия, на борту антарктического исследовательского судна «RV Araon», владельцем которого является Корейский институт полярных исследований (KOPRI).
Он занимает должность геофизика в Институте океанографии Scripps и вместе с группой коллег-исследователей ведет поиск свежих данных, подтверждающих, что талые воды, попадающие в море с шельфовых ледников Антарктики, могут приводить к потеплению океанических вод в этом районе и ускорять процессы таяния льда.
Группа экспертов занимается фиксацией данных об «исчезнувших» льдах, чтобы обеспечить контекст для наблюдаемых из космоса изменений подледниковых зон Антарктики и с большей точностью проверять модели подъема уровня моря. Чтобы добыть эти данные, они готовы обойти весь ледяной континент, используя воздушный транспорт, снегоходы или ледокол.
«Эта работа — настоящее испытание как профессиональных, так и личных качеств. Основательная и кропотливая подготовка занимает несколько месяцев Путь до места весьма непрост. Погода носит непредсказуемый характер, условия проживания весьма стесненные. Я месяцами нахожусь вдали от семьи в самый разгар сезона отпусков и всегда пропускаю день рождения моей жены. Все это очень тяжело!», — говорит доктор Гринбаум.
«Но мы очень заинтересованы в сборе данных, необходимых, чтобы лучше прогнозировать то, как со временем льды Антарктики будут влиять на подъем вод мирового океана в ближайшие несколько столетий», — уточняет он.
Жизненно важные исследования, которыми занимается эта группа ученых, стали возможны благодаря поддержке Национального научного фонда США, Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (NASA), Университета штата Калифорния в Сан-Диего, фонда Унгера Ветлесена и личному пожертвованию Грега и Мари Мога, внесенному в рамках участия Клуба первооткрывателей.
Проникновение в глубины антарктического шельфа для прогнозирования интенсивности подледникового таяния
При обзоре с высоты птичьего полета Антарктика не похожа на другие места на планете, представляя собой иссеченный ветрами белый ландшафт. Неистовая синева неба. Бирюзовые ледники посреди абсолютно голых скал. Для доктора Гринбаума и группы его коллег столь же притягательна возможность узнать больше о таянии льдов, скрытых под поверхностью омывающего континент океана.
«Если ледниковая шапка растает целиком, пополнив воды океана, то таяние антарктических льдов потенциально способно повысить уровень мирового океана примерно на 58 метров. Существует вероятность, что в прошлый раз, когда значения средних температур на планете были сопоставимы с сегодняшними, Антарктика стала причиной подъема уровня моря на 3-6 метров выше текущего», — сообщает доктор Гринбаум.
Чтобы представить наглядно — повышение уровня мирового океана на 1 метр напрямую затронет жизни 145 миллионов жителей прибрежных регионов по всему миру.
Космические спутники дают возможность отслеживать районы таяния ледников путем отслеживания линий налегания — мест, где лед начинает дрейфовать и формирует плавучий шельфовый ледник вместо того, чтобы налегать на дно океана. Когда возрастающее количество поступающей теплой воды приводит к таянию льдов вдоль побережья, линия налегания отступает. При отступлении линии налегания поднимается уровень моря.
”Плавучие шельфовые ледники нагреваются как атмосферным воздухом сверху, так и океаническими водами снизу, что делает их вдвойне подверженными таянию при глобальном увеличении температур. Повышения уровня моря ускоряется, и проблема усугубляется. Космические спутники способны фиксировать изменения ледникового щита, но не могут определить процессы, вызывающие эти изменения; для этого требуется задействовать летательный аппарат или организовывать наземные исследовательские лагеря.
explains Dr Greenbaum
«Прямое наблюдение за этими средами — занятие сложное, дорогостоящее и ограниченное в пространстве. На некоторых участках шельфовых ледников вы можете задействовать автономные подводные аппараты, а в других местах прибегнуть к технологии проплавления горячей водой, разбив для этого специализированные лагеря. Но эти методы не позволяют провести полномасштабную разведку изучаемых объектов окружающей среды», — говорит доктор Гринбаум.
Вместо этого работающие с ним ученые совместно с экипажем канадской вертолетной группы используют нетрадиционный метод размещения специальных датчиков с воздуха в небольших проемах в ледниках.
«Целевые зоны наших исследований близки к линиям налегания, трещины в которых позволяют получить доступ к океану, как если бы мы могли отколоть тонкий слой морского льда. Эти зоны расположены слишком далеко, чтобы добраться до них автономными плавательными аппаратами со стороны открытого океана, и в то же время они слишком опасны, чтобы развертывать там лагеря для проведения буровых работ», — рассказывает он.
«Использование летательных аппаратов позволяет нам собирать критически важные полевые данные гравитационной и магнитной разведки, которые помогут сделать более точный вывод о глубине морского дна в этих труднодоступных районах».
Доктор Джеймин Гринбаум провел в Антарктике 16-ю по счету летнюю экспедицию, исследуя ледники, чтобы повысить качество прогнозирования подъема уровня мирового океана в результате подледникового таяния (Изображение предоставлено доктором Гринбаумом)
Скованный льдами континент из чуда природы превращается в угрозу глобального масштаба
Когда более 200 лет назад Антарктида была открыта, ее рассматривали как чудесное творение природы. Прогресс технологий геофизических исследований в 50-60-х годах 20 века позволил обнаружить громадные ледовые щиты, покоящиеся на глубине 2,6 км ниже уровня моря в западной части Антарктики.
Но в 1970-х годах была впервые высказана гипотеза о нестабильности морского ледникового щита: возможна дестабилизация ситуации с возможным отрывом ледниковых щитов, которые прикреплены к земной поверхности ниже уровня моря.
«Это открытие имело определяющее значение для научного сообщества. Ученые осознали, что ледники в западной части Антарктики, включая ледник Туэйтса (также известный как «ледник Судного дня») могут отступить, нарушив сложившийся баланс, и повысить уровень мирового океана», — говорит доктор Гринбаум.
В 1990-е годы вблизи ледников были обнаружены теплые океанические течения, потенциально способные спровоцировать таяние оторвавшихся ледников. Однако за последнее десятилетие все больше исследований демонстрируют, что сам по себе океан в силу того, что его температура не настолько высока, не может привести к таянию ледников с той интенсивностью, которая наблюдается в настоящий момент.
«Наша цель состоит в том, чтобы найти недостающие элементы этой головоломки и попытаться выяснить, какими происходящими процессами можно объяснить столь быстрое таяние льда», — объясняет доктор Гринбаум.
Чтобы свести вместе огромные массивы данных, полученных в ходе многочисленных геологических и геофизических изысканий, группа исследователей использует инновационное программное обеспечение для изучения недр от компании Seequent.
«Способность визуализировать, анализировать и интегрировать все наши геологические данные при помощи Oasis montaj является огромным подспорьем как для наших полевых исследований, так и для анализа. В сочетании с топографическими картами и спутниковыми снимками мы располагаем возможностью создавать высокоинформативные трехмерные изображения, которые дают неоценимое представление о том, что скрывается в толще антарктических льдов», — говорит он.
Доктор Джеймин Гринбаум беседует с генеральным директором Seequent Грэмом Грантом о ряде вариантов применения Oasis montaj для работы и исследований ученых (Изображение предоставлено компанией Seequent)
Ценность визуализации данных для понимания невидимых глазу уязвимых участков ледников
Oasis montaj — отличная платформа для создания контекста для различных типов данных и их интерпретации, включая данные гравитационной, магнитной, радарной разведки, а также для инверсии данных магнитной разведки, направленной на определение глубины до источника аномалии.
«Каждый год мы доверяем программному обеспечению помогать нам планировать наши исследования, создавать карты для пилотов, разрабатывать полетные маршруты и сетки развертывания, чтобы максимально продуктивно использовать время разведки на протяжении месяцев антарктического лета», — сообщает доктор Гринбаум.
«Мы используем полученные ранее данные в целях уточнения результатов разведки, повторного прохождения маршрутов съемки или сосредоточения поиска в наиболее подходящих местах для погружения наших океанографических датчиков. В некоторых случаях планирование выполняется непосредственно в процессе съемки, когда погодные условия или обстоятельства находятся вне нашего контроля, поэтому очень полезно иметь в своем распоряжении инструмент, характеризующийся подобной гибкостью.»
«Кроме того, программа работает очень быстро, без запаздываний по времени. А благодаря усовершенствованиям, реализованным в последней версии программы и позволяющим интегрировать спутниковые изображения, мне удалось еще больше оптимизировать часть рабочего процесса.»
Доктор Гринбаум и его коллеги понимают, что для составления полной картины уязвимостей Антарктиды перед угрозами глобального потепления потребуется выполнять наблюдения за ледниками и в другие времена года.
”... Инфраструктура в Антарктиде пока не приспособлена для ведения научных изысканий в зимнее время. Со стороны научного сообщества растет запрос на перемену этой ситуации, и усовершенствования в технологиях беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) должны открыть новые возможности для работы не только в летний период.
Dr Greenbaum
«Наша команда усиленно работает над тем, чтобы по максимуму реализовать потенциал БПЛА в наших исследованиях, и было бы замечательно при планировании вылетов задействовать Oasis montaj».
История доктора Джеймина Гринбаума также опубликована в номере журнала Eco за апрель 2024 г.