Ледник Пайн-Айленд ( PIG ) — крупный ледяной поток и самый быстро тающий ледник в Антарктиде, ответственный за около 25% потерь льда Антарктиды. [3] Ледяные потоки текут на запад-северо-запад вдоль южной стороны гор Гудзона в залив Пайн-Айленд , море Амундсена , Антарктида . Он был нанесен на карту Геологической службой США (USGS) по данным обследований и аэрофотоснимков ВМС США (USN) в 1960–66 годах и назван Консультативным комитетом по названиям Антарктиды (US-ACAN) совместно с заливом Пайн-Айленд. [1] [4]
Площадь, дренируемая ледником Пайн-Айленд, составляет около 10% ледникового щита Западной Антарктиды . [5] Спутниковые измерения показали, что бассейн ледника Пайн-Айленд вносит больший чистый вклад льда в море, чем любой другой бассейн ледяного стока в мире, и этот показатель увеличился из-за недавнего ускорения ледяного потока. [6] [7]
В феврале 2020 года от ледника откололся айсберг размером примерно в два раза больше Вашингтона, округ Колумбия. Скорость движения льда на леднике Пайн-Айленд увеличилась до более чем 33 футов в день. [8]
Ледяной поток чрезвычайно удален, ближайшая постоянно действующая исследовательская станция в Ротере находится на расстоянии около 1300 км (810 миль). [9] На эту территорию не претендует ни одна страна, и Договор об Антарктике запрещает любые новые претензии, пока он находится в силе. [10]
Антарктический ледяной щит — самая большая масса льда на Земле, содержащая объем воды, эквивалентный 57 м (187 футов) мирового уровня моря. [11] Ледяной щит образуется из снега, который падает на континент и уплотняется под собственным весом. Затем лед движется под собственным весом к краям континента. Большая часть этого транспорта в море осуществляется ледяными потоками (быстро движущимися каналами льда, окруженными более медленно движущимися ледяными стенами ) и выводными ледниками . [11] Антарктический ледяной щит состоит из большого, относительно стабильного Восточно-Антарктического ледяного щита и меньшего, менее стабильного Западно-Антарктического ледяного щита. Западно-Антарктический ледяной щит стекает в море несколькими крупными ледяными потоками, большинство из которых впадают либо в шельфовый ледник Росса , либо в шельфовый ледник Фильхнера-Ронне . Ледники Пайн-Айленд и Туэйтс — два крупных западно-антарктических ледяных потока, которые не впадают в большой шельфовый ледник. Они являются частью области, называемой заливом моря Амундсена . Общая площадь 175 000 км2 ( 68 000 кв. миль), 10 процентов Западно-Антарктического ледникового щита, стекает в море через ледник Пайн-Айленд, эта область известна как водосборный бассейн ледника Пайн-Айленд. [2] [5]
Ледники Пайн-Айленд и Туэйтс являются двумя из пяти крупнейших ледяных потоков Антарктиды . Ученые обнаружили, что течение этих ледяных потоков ускорилось в последние годы, и предположили, что если они растают, уровень мирового океана поднимется на 1–2 м (от 3 футов 3 дюймов до 6 футов 7 дюймов), что дестабилизирует весь Западно-Антарктический ледяной щит и, возможно, части Восточно-Антарктического ледяного щита. [12]
В 1981 году Терри Хьюз предположил, что регион вокруг залива Пайн-Айленд может быть «слабым подбрюшьем» Западно-Антарктического ледяного щита. [13] Это основано на том факте, что, в отличие от большинства крупных западно-антарктических ледяных потоков, те, что впадают в море Амундсена, не защищены от океана большими плавучими шельфовыми ледниками . Кроме того, хотя поверхность ледника находится выше уровня моря, основание лежит ниже уровня моря и спускается вглубь суши, это говорит об отсутствии геологического барьера, который мог бы остановить отступление льда, как только оно началось. [13]
Ледник Пайн-Айленд начал отступать в 1940-х годах. [14] До этого отступления линия заземления ледника Пайн-Айленд располагалась на выдающемся хребте морского дна. Этот хребет теперь действует как барьер, ограничивающий количество относительно теплой циркумполярной глубокой воды , которая может достичь самого толстого льда. [15]
Скорость ледника Пайн-Айленд увеличилась на 77 процентов с 1974 по конец 2013 года, причем половина этого увеличения пришлась на период с 2003 по 2009 год. [16] Это ускорение означало, что к концу 2007 года система ледника Пайн-Айленд имела отрицательный баланс массы в размере 46 гигатонн в год, [7] что эквивалентно повышению уровня мирового океана на 0,13 мм (0,0051 дюйма) в год . [17] Другими словами, гораздо больше воды было выброшено в море PIG, чем было заменено снегопадами. Измерения вдоль центра ледяного потока с помощью GPS показали, что это ускорение все еще велико почти на 200 км (120 миль) вглубь суши, примерно на 4 процента по сравнению с 2007 годом. [18] Было высказано предположение, что это недавнее ускорение могло быть вызвано теплыми водами океана в конце PIG, где у него есть плавающий участок (шельфовый ледник) длиной приблизительно 50 км (31 миля). [4] [5] [19] Также было показано, что PIG претерпел быстрое истончение во время голоцена , и что этот процесс может продолжаться в течение столетий после его начала. [20]
По мере ускорения течения ледника он также становится круче. [18] Скорость истончения в пределах центрального ствола увеличилась в четыре раза с 1995 по 2006 год. [18] [21] Если текущая скорость ускорения сохранится, основной ствол ледника может оказаться на плаву в течение 100 лет. [21]
Ледяной фронт оставался в более или менее стабильном положении с 1973 по 2014 год, отступив на 10 км в 2015 году. [22]
В январе 2008 года ученые Британской антарктической службы (BAS) сообщили, что 2200 лет назад произошло извержение вулкана под ледяным щитом Антарктиды . Это было самое большое извержение Антарктиды за последние 10 000 лет. Вулкан расположен в горах Гудзона , недалеко от ледника Пайн-Айленд. [23] [24] Извержение распространило слой вулканического пепла и тефры по поверхности ледяного щита. Затем этот пепел был погребен под снегом и льдом. Дата извержения была оценена по глубине захоронения пепла. Этот метод использует даты, рассчитанные по близлежащим ледяным кернам . [24] Наличие вулкана повышает вероятность того, что вулканическая активность могла способствовать или может способствовать в будущем увеличению потока ледника. [25] В 2018 году было обнаружено, что под ледником Пайн-Айленд находится значительный источник вулканического тепла, примерно в два раза меньше действующего вулкана Гримсвотн в Исландии. [26] В том же году было опубликовано исследование, в котором сделан вывод о том, что коренная порода под WAIS поднималась с большей скоростью, чем считалось ранее, авторы предположили, что это в конечном итоге может помочь стабилизировать ледяной щит. [27]
Ледник Пайн-Айленд, а также более известный ледник Туэйтс , могут существенно усугубить будущее повышение уровня моря . Поэтому некоторые ученые, в частности Майкл Дж. Воловик и Джон К. Мур, предложили стабилизировать их с помощью климатической инженерии, направленной на блокирование потоков теплой воды из океана. Их первое предложение было сосредоточено на Туэйтсе, и они подсчитали, что даже его физическое укрепление в самых слабых точках без строительства более крупных структур для блокирования потоков воды будет одним из «крупнейших проектов гражданского строительства, которые когда-либо пыталось осуществить человечество», однако вероятность того, что это сработает, составляет всего 30%. [28]
В 2023 году было предложено, что установка подводных завес , изготовленных из гибкого материала и закрепленных на дне моря Амундсена, сможет прервать поток теплой воды. Такой подход позволит сократить расходы и увеличить долговечность материала (по консервативным оценкам, 25 лет для элементов завесы и до 100 лет для фундамента) по сравнению с более жесткими конструкциями. С их установкой шельфовый ледник Туэйтса и шельфовый ледник Пайн-Айленд, предположительно, восстановятся до состояния, в котором они последний раз были столетие назад, тем самым стабилизировав эти ледники. [30] [31] [32] Чтобы добиться этого, завесы должны быть размещены на глубине около 600 метров (0,37 мили) (чтобы избежать повреждений от айсбергов , которые будут регулярно дрейфовать выше) и иметь длину 80 км (50 миль). Авторы признали, что хотя работа такого масштаба будет беспрецедентной и столкнется со многими трудностями в Антарктике (включая полярную ночь и недостаточное в настоящее время количество специализированных полярных судов и подводных судов), она также не потребует никаких новых технологий, и уже имеется опыт прокладки трубопроводов на таких глубинах. [30] [31]
Авторы подсчитали, что строительство этого проекта займет десятилетие, первоначальная стоимость составит 40–80 миллиардов долларов, в то время как текущее обслуживание будет стоить 1–2 миллиарда долларов в год. [30] [31] Тем не менее, одна морская дамба, способная защитить весь Нью-Йорк, может стоить вдвое дороже сама по себе, [32] а глобальные затраты на адаптацию к повышению уровня моря , вызванному крахом ледников, по оценкам, достигают 40 миллиардов долларов в год: [30] [31] Авторы также предположили, что их предложение будет конкурентоспособным с другими предложениями по климатической инженерии, такими как стратосферное впрыскивание аэрозоля (SAI) или удаление углекислого газа (CDR), поскольку, хотя они остановят гораздо более широкий спектр последствий изменения климата, их предполагаемые годовые затраты варьируются от 7–70 миллиардов долларов для SAI до 160–4500 миллиардов долларов для CDR, достаточно мощного, чтобы помочь достичь цели Парижского соглашения в 1,5 °C (2,7 °F) . [30] [31]Из-за удаленности ледника Пайн-Айленд большая часть информации о ледяном потоке получена с помощью воздушных [2] или спутниковых измерений. [5] [7]
Первой экспедицией, посетившей ледяной поток, был снежный траверс Соединенных Штатов, который провел около недели в районе PIG в январе 1961 года. Они вырыли снежные ямы для измерения накопления снега и провели сейсмические исследования для измерения толщины льда. Одним из ученых, участвовавших в этом траверсе, был Чарльз Р. Бентли , [33], который сказал: «В то время мы не знали, что пересекаем ледник». Ширина PIG в точке посещения составляет около 50 км (31 миля), и на уровне земли его невозможно визуально отличить от окружающего льда. Эта экспедиция была названа «Траверсом Эллсворт Хайленд». [34] [35]
В полевом сезоне 2004–2005 годов группа из девяти человек, используя самолет Twin Otter Британской антарктической службы (BAS), оснащенный радаром, проникающим сквозь лед, выполнила воздушную съемку PIG и прилегающего к нему ледяного покрова. Группа из семи британцев и двух американцев летала по 30-километровым сеткам над PIG до 5 января, картографируя подледниковый рельеф области размером примерно с Неваду.
Из-за удаленности PIG и логистических трудностей с запасом топлива для экспедиции 2004–05 гг. и будущих проектов BAS использовала ресурсы Антарктической программы США (USAP) и их оборудованный лыжами самолет LC130. После многих недель задержек из-за погоды первые четыре человека прибыли со станции Мак-Мердо 9 ноября 2004 г. и начали разбивать лагерь и строить лыжную трассу для C130. Остальные члены команды прибыли с исследовательской станции Ротера 10 дней спустя на самолете Twin Otter.
Из-за необычно хорошей погоды в этом районе в тот сезон исследование завершило полеты своих сеток к середине января и начало полеты 15-километровых сеток ледника Туэйтса для экспедиции USAP, которая в том году столкнулась с необычно плохой погодой в своем районе. Пролетая над ледником Пайн-Айленд в Антарктиде 14 октября 2011 года на исследовательском самолете DC-8 , ученые, участвующие в миссии NASA IceBridge, обнаружили огромную трещину, протянувшуюся примерно на 29 километров (18 миль) поперек плавающего языка ледника. Ширина разлома составляет в среднем 80 метров (260 футов), а глубина — от 50 до 60 метров (от 160 до 200 футов).
Другая команда Британской антарктической службы прибыла к ледяному потоку 8 декабря 2006 года для первого из двух полевых сезонов. Во втором полевом сезоне они провели там три месяца с ноября 2007 года по февраль 2008 года. Работа на леднике включала радиолокационные измерения и сейсмические исследования . [9]
В январе 2008 года Боб Биндшадлер из НАСА высадился на плавучем шельфовом леднике PIG, впервые высадившись на этом шельфовом леднике, для разведывательной миссии по исследованию возможности бурения примерно 500 м (1600 футов) льда, чтобы опустить приборы в океанскую впадину ниже. Было решено, что небольшая свободная от трещин область слишком тверда для дальнейших высадок, и поэтому дальнейшие полевые работы пришлось отложить. Поэтому два устройства Глобальной системы позиционирования (GPS) и метеостанция были размещены как можно ближе к PIG. [36]
В полевом сезоне 2011–2012 годов, после пяти недель задержек, персонал лагеря наконец смог установить Главный лагерь прямо перед Новым годом. [37] На следующей неделе Биндшадлер и его команда смогли прибыть. Из-за дополнительных задержек из-за погоды вертолеты не смогли прибыть к «мертвой» дате NSF [ необходимо разъяснение ] , и полевой сезон был отменен. [38] Ограниченные научные исследования все же были выполнены командой благодаря серии полетов KBA обратно на ледник; условия резко изменились с момента последних полетов Twin Otter. [39]
Британская антарктическая служба направила небольшую группу из четырех человек в летний полевой сезон 2011–12 годов для проведения серии сейсмических и радиолокационных исследований на PIG. Они также установили ряд зимних станций GPS. В течение сезона отдельная группа BAS отправилась в расположение полевой партии и установила зимнюю автономную станцию VLF . За этим последовало радиолокационное перемещение вверх по течению с использованием снегоходов . Это обследование связало предыдущие радиолокационные линии.
Первым судном, достигшим ледникового шельфа Пайн-Айленд-Глейшер в заливе Пайн-Айленд, был USS/USCGC Glacier в 1985 году. Это судно было ледоколом, эксплуатируемым Береговой охраной США. Миссия, известная как Deep Freeze , имела на борту ученых, которые брали образцы осадков со дна океана. [40]
В течение летнего полевого сезона, в течение двух месяцев с января по февраль 2009 года, исследователи на борту исследовательского судна Антарктической программы США Nathaniel B. Palmer достигли шельфового ледника. Это был второй раз, когда Palmer успешно добрался до ледника, первый раз в 1994 году. В сотрудничестве с британцами ученые использовали роботизированную подводную лодку для исследования ледниковых каналов на континентальном шельфе, а также полости под шельфовым ледником и ледником. [41] Подводная лодка, известная как Autosub 3 , была разработана и построена в Национальном океанографическом центре в Великобритании. Она выполнила шесть успешных миссий, пройдя в общей сложности 500 км (310 миль) под шельфовым ледником. [42] Autosub может картировать основание шельфового ледника, а также дно океана и проводить различные измерения и брать пробы воды по пути. Успех Autosub 3 был особенно примечателен, потому что ее предшественник Autosub 2 был потерян под шельфовым ледником Фимбула только во время своей второй такой миссии. [43]
{{cite journal}}
: Цитировать журнал требует |journal=
( помощь )