Дроны впервые измерили водяной пар над Гренландией

Впервые исследователи смогли собрать детальные измерения водяного пара на большой высоте над поверхностью ледяного щита Гренландии. Это исследование, проведенное с помощью специально разработанного беспилотника, может помочь ученым усовершенствовать расчеты потерь льда в быстро теплеющих полярных регионах.

Кевин Рожмиарек, ведущий автор исследования и аспирант Института арктических и альпийских исследований (INSTAAR) Университета Колорадо в Боулдере, сообщает, что в ближайшие несколько лет появится возможность понять, как вода перемещается в пределах Гренландии и за ее пределы. Он подчеркивает, что Гренландия является крупным резервуаром пресной воды, и необходимо понимать, как ее окружающая среда изменится в будущем.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале JGR Atmospheres.

По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), с осени 2023 по осень 2024 года Гренландия потеряла около 55 гигатонн льда и снега. Остров теряет лед уже 28-й год подряд, и, по оценкам ученых, с 1992 года он лишился более 5 триллионов тонн льда.

Ледяной щит Гренландии содержит около 8% пресной воды планеты, и его талая вода может внести значительный вклад в повышение уровня моря, изменяя циркуляцию океана и экосистемы по всему миру.

Основная часть потерь льда происходит из-за откалывания крупных ледяных глыб от ледников и таяния поверхностного льда и снега. Сублимация — процесс перехода твердого вещества непосредственно в газообразное состояние, минуя жидкую фазу, — также может играть свою роль. Предыдущие исследования предполагали, что в некоторых частях Гренландии около 30% летнего поверхностного снега может сублимироваться в водяной пар.

Рожмиарек отмечает, что пока неясно, куда направляется этот водяной пар. Часть его может снова выпасть в виде снега или сконденсироваться на поверхности позже, но некоторая часть может полностью покинуть водную систему Гренландии.

Сбор проб воздуха в Арктике — дорогостоящая и технически сложная задача, поскольку традиционно она включает полеты самолетов в центр ледяного щита в суровых погодных условиях и транспортировку проб воздуха обратно в лабораторию.

Рожмиарек и его команда преодолели эти трудности, установив оборудование для отбора проб воздуха на большой беспилотник с размахом крыльев 10 футов (около 3 метров).

В течение лета 2022 года команда совершила 104 полета на беспилотнике с лагеря проекта East Greenland Ice-Core Project, управляемого Копенгагенским университетом, во внутренней части острова. Беспилотник собирал пробы воздуха на разных высотах, достигающих почти 5000 футов (около 1500 метров) над землей.

Целью команды было изучить типы атомов водорода и кислорода в водяном паре воздуха. Молекулы воды из разных источников содержат различные комбинации водорода и кислорода. Ученые называют эти вариации изотопами.

Рожмиарек поясняет, что изотопы являются своего рода «водяными отпечатками пальцев». Следуя этим «отпечаткам», можно проследить источник происхождения водяного пара. Он добавляет, что ученые собрали высококачественные данные об источнике воды в Гренландии, включая воду, поступающую из тропиков, и о стоке, которым является поверхностный снег на ледяном щите Гренландии. Однако об изотопном составе воды, находящейся в движении, то есть пара между источником и стоком, известно немного.

Когда команда сравнила свои измерения, полученные с помощью беспилотника, с существующей компьютерной симуляцией, моделирующей арктический водный цикл, они обнаружили, что симуляция недооценивала количество осадков, выпадающих на Гренландию. Включение наблюдаемых изотопных данных в симуляцию позволило модели дать точный прогноз перемещения воды над Гренландией.

Рожмиарек заявляет, что очень важно иметь возможность как можно точнее предсказывать, что произойдет с Гренландией в условиях потепления. Он говорит, что они продемонстрировали полезность данных 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 целых 19 футов (почти 6 метров) выше, чем сегодня. Рожмиарек считает, что по мере продолжения потепления планеты ледяной щит Гренландии может претерпеть кардинальные изменения и даже уменьшиться до размеров того времени.

Ледяной щит Гренландии содержит огромное количество пресной воды, и эта вода, покидая систему, может привести к значительному повышению глобального уровня моря. По оценкам Организации Объединенных Наций, повышение уровня моря, вызванное изменением климата, в настоящее время затрагивает 1 миллиард человек во всем мире.

Рожмиарек надеется вернуться в Гренландию и другие части Арктики для проведения дополнительных полетов и сбора новых данных.

Он сравнивает это достижение с открытием метода обнаружения отпечатков пальцев на месте преступления. По его словам, это конкретный шаг вперед в понимании того, куда уходит и откуда приходит вода в этой важной системе, и это происходит в то время, когда такие знания наиболее необходимы.