Точно так же, как нескользящие полосы на полу предотвращают скольжение людей по мокрому полу, эти ребра или «тигровые полосы» — названные в честь принстонского тигра-талисмана — обеспечивают трение, которое препятствует скольжению ледников по подстилающему слою скалы и осадка, сообщают исследователи в журнале Science.Исследователи обнаружили эти тигровые полосы, которые встречаются в больших скользких регионах под ледниками, с помощью математического моделирования, основанного на данных Национального центра данных по снегу и льду и Британской антарктической службы. Работа была проведена Ольгой Сергиенко, младшим научным сотрудником Принстонской программы по атмосферным и океаническим наукам, и Ричардом Хиндмарш, ученым Британской антарктической службы.
Исследователи хотели бы понять, какие факторы определяют поток ледников, которые представляют собой массивные движущиеся ледяные щиты, которые, когда они впадают в океан, могут существенно способствовать повышению уровня моря. Исследователи изучили два ледника, ледник Пайн-Айленд и ледник Туэйтс в Западной Антарктиде, которые вместе составляют около 10 процентов наблюдаемого повышения уровня моря за последние 20 лет, несмотря на их небольшие площади. По словам исследователей, ледник Пайн-Айленд движется со скоростью около 1,5 миль в год.Изучение дна этих ледников практически невозможно из-за невозможности видеть сквозь лед, толщина которого превышает полторы мили.
Вместо этого исследователи использовали спутниковые измерения скорости льда и проникающий через землю радар, собранные с облетов самолетов, для обнаружения коренных пород и рельефа поверхности, а также полевые наблюдения. Используя эти данные, Сергиенко создал математическую модель, которая рассчитала, что происходит внутри ледника, когда он течет по коренным породам. Модель предсказывала формирование полос или ребер тигра, о чем Хиндмарш теоретизировал несколькими годами ранее.
По словам Сергиенко, трение на границе скальной породы и льда ледника является основным фактором скорости движения ледника. Когда трение велико, ледник движется медленно. Когда трение низкое, например, когда тающий лед образует жидкий слой, который позволяет льду скользить по коренной породе, ледник движется быстрее.Полосы тигра, которые исследователи также называют ребрами из-за их слегка изогнутой структуры, лежат под углом примерно 30 градусов к направлению движения ледника.
По расчетам исследователей, эти ребра возникают и разрушаются в результате естественных процессов в течение примерно 50–100 лет. Исследователи обнаружили, что на этот процесс сильно влияет то, как вода, возникающая в результате таяния льда из-за присущего Земле тепла, проникает в пространство между ледяным покровом и скальной породой.«Ребра могут играть важную роль в смягчении последствий потепления климата, поскольку они замедляют движение льда, который достигает океана и способствует повышению уровня моря», — сказал Сергиенко. «Эти изменения могут произойти и независимо от изменения климата», — добавила она.По словам исследователей, необходимы дополнительные исследования для проверки моделей формирования ребер. «Мы предполагаем, что эти ребра связаны с типичными формами рельефа, которые существуют в ранее покрытых льдом районах Северной Америки и Европы», — сказал Хиндмарш. «Прекрасным примером являются драмлины — возвышенности из почвы и скал, которые образуют холмы в Сиэтле или Глазго», — сказал он.
По словам Дугласа Макайила, профессора гляциологии Чикагского университета, не принимавшего участия в работе, исследование выявляет новые модели трения, которые помогают контролировать скорость течения льда и определять влияние антарктического льда на уровень моря. «Это сильно наводит на мысль о новом стиле физического контроля над трением, например, о потоке воды в тонкой зоне между скалой на дне и льдом», — сказал он. «Результаты этого исследования послужат толчком к новым теоретическим и наблюдательным усилиям, чтобы понять, что вызывает эту закономерность».Исследование «Регулярные закономерности сопротивления трения слоев ледяного потока, наблюдаемые при инверсии данных с поверхности» было опубликовано в Интернете в журнале Science 7 ноября.
Исследование было поддержано грантом Национального научного фонда CMG-0934534 и Британской антарктической службой. Программа «Полярная наука для планеты Земля».