В Арктике старый многолетний лед все больше тает, что значительно снижает частоту и размеры давления ледяных торосов. Эти торосы образуются, когда льды сталкиваются друг с другом и укладываются в стопки. Они являются характерной особенностью арктического морского льда, препятствием для судоходства, а также важной частью экосистемы. В недавно опубликованном исследовании в журнале Nature Climate Change эксперты из Института Альфреда Вегенера сообщают об этой тенденции и анализируют наблюдательные данные за три десятилетия с помощью воздушных обследований.
Данные спутников за последние три десятилетия документируют драматические изменения в арктическом морском льду, вызванные изменением климата: площадь, покрытая льдом летом, постоянно сокращается, а льды становятся тоньше и движутся быстрее. До недавнего времени было неясно, как изменились характерные ледяные торосы, поскольку надежно следить за ними из космоса стало возможным только за последние несколько лет.
Ледяные торосы образуются под действием бокового давления на морской лед. Ветер или океанские течения могут укладывать льды друг на друга, образуя гребни толщиной в несколько метров. Часть гребня, которая выступает над водой и нарушает в противном случае гладкую поверхность льда каждые несколько сотен метров, называется парусом и имеет высоту от одного до двух метров. Еще более впечатляющим является килевой выступ под уровнем воды, который может достигать 30 метров и создавать непроходимое препятствие для судоходства. Ледяные торосы влияют не только на энергетический и массосбаланс морского льда, но и на биогеохимический цикл и экосистему: когда их паруса ловят ветер, льды могут перемещаться по всей Арктике. Белые медведи используют ледяные торосы как источник защиты для зимовки или рождения своих малышей. Кроме того, эти структуры предоставляют защиту организму, связанному с льдом, на различных трофических уровнях и способствуют турбулентному перемешиванию воды, что увеличивает доступность питательных веществ.
Группа исследователей из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований Хельмгольца (AWI), переработала и проанализировала лазерные данные, собранные за 30 лет научных полетов над арктическим льдом. Обследовательские полеты, которые охватывают общую дистанцию около 76 000 километров, впервые показывают, что частота ледяных торосов к северу от Гренландии и в проливе Фрам уменьшается на 12,2%, а их высота на 5% за десятилетие. Данные с моря Линкольна, области, где особенно старый лед известен своим накоплением, изображают аналогичную картину: здесь частота снижена на 14,9%, а высота на 10,4% за десятилетие.
«До сих пор было неясно, как менялись ледяные торосы», — говорит доктор Томас Круппен, эксперт по морскому льду в AWI и главный автор исследования. «Все больше арктического региона состоит из льда, который тает летом и не имеет возраст более одного года. Этот молодой, тонкий лед легче деформируется и быстрее образует новые ледяные гребни. Поэтому можно ожидать, что их частота увеличится. Тем не менее, тот факт, что ледяные торосы находятся в упадке, указывает на драматическое таяние старых льдов. Лед, который пережил несколько лет лета, характеризуется особенно высоким количеством ледяных гребней, поскольку он подвергался высокому давлению на протяжении более долгого времени. Потеря этого многолетнего льда настолько серьезна, что мы наблюдаем общее снижение частоты ледяных торосов, хотя тонкий молодой лед легче деформируется.»
Для того чтобы сделать выводы о климатических изменениях в Арктике в целом, исследователи объединили все наблюдательные данные, чтобы разработать метрику. Затем, с помощью спутниковых данных, они применили ее ко всей Арктике: «Мы зачастую наблюдаем наибольшее снижение ледяных торосов в тех местах, где наибольшее снижение возраста льда», — подводит итог профессор Христиан Хаас, заведующий физикой морского льда в AWI. «Существенные изменения наблюдаются в море Бофорта, но также и в Центральной Арктике. Оба региона сейчас частично свободны от льда летом, хотя когда-то были доминированы льдом, которому было как минимум пять лет.»
Для исследования индивидуальные ледяные торосы и их высота были точно измерены и проанализированы во время обследовательских полетов. Это стало возможным благодаря низким полетам (менее 100 метров над поверхностью) и высокому темпу сканирования лазерных датчиков, что позволило создавать модели местности. AWI начал научные полеты над морским льдом в начале 1990-х годов, вылетая с Шпицбергена. В то время институт полагался на два самолета Dornier DO228, Polar 2 и Polar 4; они спустя время были заменены двумя Basler BT-67, Polar 5 и Polar 6. Специально оборудованные для полетов в условиях крайнего севера, они могут быть оснащены различными датчиками. С помощью этих самолетов исследователи обследуют лед к северу от Гренландии, Шпицбергена и Канады дважды в год. Но и вертолеты на борту ледокола Polarstern также участвуют в программе мониторинга.
С целью оценить прямые последствия наблюдаемых изменений для арктической экосистемы, необходимо разработать модели, которые смогут отражать как физические, так и биологические процессы в морском льде различных возрастов. Хотя мы знаем, что ледяные торосы являются домом для многих организмов, нам все еще не хватает глубокого понимания роли возраста торосов. Этот аспект особенно важен, поскольку доля торосов, которые не переживают свое первое лето, растет. Еще одна загадка: хотя размер и частота парусов торосов уменьшились, скорость дрейфа арктического льда в целом увеличилась. Как объясняет физик морского льда AWI доктор Луиза фон Альбидиль, которая принимала участие в исследовании: «На самом деле, лед должен дрейфовать медленнее, когда паруса уменьшаются, поскольку площадь для передачи импульса уменьшается. Это указывает на то, что существуют другие изменения, вызывающие противоположный эффект. Более сильные океанские течения или более гладкое дно льда из-за более интенсивного таяния могут быть факторами. Чтобы ответить на эти открытые вопросы и лучше понять сложные взаимосвязи, мы сделали весь набор данных доступным в публичном архиве, обеспечив тем самым возможность другим исследователям использовать его и интегрировать в свои исследования.
Экспедиция на исследовательском судне Polarstern запланирована на следующее лето, с акцентом на изучение биологических и биогеохимических различий между льдами и ледяными торосами различных возрастов и происхождения. В то же время будут проводиться обширные воздушные обследования с помощью исследовательских самолетов. По словам Томаса Круппена: «Объединив данные с судов и воздушных наблюдений, мы надеемся получить лучшие представления о сложных взаимодействиях между морским льдом, климатом и экосистемой — поскольку мы сможем разработать эффективные стратегии по охране и устойчивому использованию Арктики, только лучше поняв экологическую систему этого региона.»
