קשה להבין את גודלה של מעטפת הקרח האנטארקטית. עובי של שני קילומטרים בממוצע ומכסה כמעט פי שניים משטחה של אוסטרליה, שכבת הקרח מכילה מספיק מים מתוקים כדי להעלות את מפלס הים העולמי ב-58 מטרים.
אובדן קרח מסדין זה צפוי להיות הגורם המוביל לעליית פני הים עד שנת 2100, אך תרומתו עדיין לא ברורה. בעוד שגובה פני הים בוודאי יעלה במאה הנוכחית, תחזיות של התרומה מהקרח האנטארקטינע בין עלייה של 44 ס"מ לירידה של 22 ס"מ.
חלק גדול מאי הוודאות הזה נובע מכך שתהליכי האוקיינוס השולטים בגורל היריעה מתרחשים בקנה מידה קטן להפליא וקשה מאוד למדוד ולמודל.
אבל לאחרונה מדענים עשו התקדמות משמעותית בהבנת "שכבת הגבול הקרח-אוקיינוס" הזו. ההתקדמות הזו היא הנושא שלנונייר סקירה חדש, פורסם היום ב-Anual Reviews.
מתכווץ, מתדלדל ונסוג
בשולי מעטה הקרח האנטארקטי זורמים קרחונים לאוקיינוס הדרומי ויוצרים מדפי קרח צפים. מדפי קרח אלו פועלים כאבני מפתח, מייצבים את מעטה הקרח.הם גם מתכווצים.
האוקיינוס ממיס מדפי קרח מלמטה - תהליך המכונה "המסה בסיסית". התכה בסיסית מוגברת הובילה להתדלדלות ולנסיגה של מעטה הקרח באזורים מסוימים,העלאת מפלס הים העולמי.
יש לזה גםהאט את הזרם העמוק ביותר במחזור ההתהפכות העולמי, מערכת זרמי אוקיינוס שמזרימה מים מסביב לכדור הארץ.
כמו הקרחונים שמאכילים אותם, גם מדפי הקרח הם עצומים. עם זאת, תהליכי האוקיינוס השולטים בהמסה הבסיסית, וגורל כל מעטפת הקרח האנטארקטית, מתרחשים בקנה מידה של מילימטרים. הם קורים בשכבה דקה של אוקיינוס, ממש מתחת לקרח.
שכבת הגבול בין מדף הקרח לאוקיינוס קרה, קילומטרים מכל מקום, ומתחת לקרח סמיך מאוד, כך שאין פלא שכמעט ולא נמדדה כלל.
לימוד השכבה הזו עם טכניקות אחרות כמו הדמיות ממוחשבות הוא גם אתגר עצום. עד לאחרונה, התנועות הזעירות בתוך שכבת הגבול הקרח-אוקיינוס שמו מודל מדויק של הפשרת קרח מחוץ להישג יד.
האתגרים התאומים הללו עצרו זה מכבר את המאמצים לענות על השאלה הפשוטה והמתעתעת: "כיצד האוקיינוס ממיס את מדפי הקרח האנטארקטיים?"
דוגמנות המיקרו-סקאלה
הדמיות מחשב של תהליכי אוקיינוס אינן חדשות.
אבל רק לאחרונה סימולציות של שכבת הגבול הקרח-אוקיינוס הפכו לאפשריות, כאשר משאבי המחשוב גדלים ועלות השימוש בהם מצטמצמת.
מספר קבוצות מחקר ברחבי העולם לקחו על עצמם את הבעיה הזו,מודל של זרימת האוקיינוס בקנה מידה מיקרו המספק חום לקרח להמסה.
חוקרים מחפשים קשר בין מה שהאוקיינוס עושה, לבין כמה מהר הקרח נמס. עד כה, הם חשפולא רק מערכת יחסים אחת אלא כמה, כל אחד מעיד על "משטר" נמס שונה. תנאי האוקיינוס (טמפרטורה, תכולת מלח ומהירות זרמי האוקיינוס) וצורת הקרח קובעים איזה משטר התכה חל.
צורת יריעת הקרח היא המפתח מכיוון שמי נמס טריים וקלים יותר מהאוקיינוס שמסביב. כמו אוויר חם הנאסף בראש החדר, מי נמס טריים וקרים נאספים בשקעים במשטח התחתון של יריעת הקרח, מבודדים את הקרח ממי האוקיינוס שמתחת ומאטים את ההמסה.
עבור קרח בשיפוע תלול, אפקט הבידוד הוא הרבה פחות. הזרימה האנרגטית של מי נמס כשהם עולים מתחת לקרח תלול מובילה להתערבבות עם מי האוקיינוס החמים יותר. זה מגביר את ההיתוך.
לזרמי אוקיינוס מהירים יש השפעה דומה, שכן הם מעבירים חום לקרח.
רובוטים עם סונאר
לאחרונה, רובוטי אוקיינוס, כוללרכבים תת ימיים אוטונומייםובדיקות קשורות שנפרסו על ידי קידוח דרך הקרח, סיפקו כמויות חסרות תקדים של נתונים על הסביבה מתחת למדפי הקרח.
באמצעות סונאר ומצלמות, הרובוטים הללו חשפו "נוף קרח" מוזר ונפלא על הצד התחתון של מדפי הקרח.
נוף קרח זה עשוי מתכונות קרח רבות ושונות, בגודל של סנטימטרים ועד קילומטרים. חלקם, כמו חרקים בעלי צד תלול, נוצרים משבירת קרח. אחרים, כמו שקעים חצויים בקרח (המכונים לעתים קרובות "צדפות"), "טרסות" דמויות מדרגות, "סקופים" בצורת מולים ותעלות בזאליות גדולות יותר, נחשבים שנוצרים על ידי תהליכי התכה.
הידע החדש שלנו על התכה מסימולציות ממוחשבות ורובוטים שופך אור על תכונות אלו וכיצד הן נוצרות. קיומם של משטרי התכה עוזר להסביר את התפתחותן של טרסות בעלות צד תלול, או מדוע מופיעות תכונות שונות בחלקים נפרדים של מדף קרח.
לדוגמה, בחלק המזרחי החם והרגוע של מדף הקרח דוטסון במערב אנטארקטיקה, רובוט אוטונומי צפה בטרסות בזאליות. במערב דוטסון - שחווה זרמים קרים ומהירים - התגלו סקופים גדולים בצורת מולים.
נותרו אי הוודאות
כיצד בדיוק חלק מהתכונות הללו נוצרות עדיין לא ידוע.
סימולציות חדשותהמאפשרים לגבול מי הקרח לנוע בזמן מראים את התנהגות "הפיסול העצמי" של הפשרת הקרח. זה דומה לאופן שבו דיונות נוצרות ונעות במדבר.
עם זאת, דרושים מודלים ממוחשבים חדשים כדי לדמות את היווצרותו והתפתחותו של כל נוף הקרח.
חלק מההתקדמות האחרונה שהודגשה כאן מסייעת להפחית את אי הוודאות בהבנתנו את התרומה של מעטה הקרח האנטארקטי לעליית פני הים העולמית.
עם זאת, שילוב ההבנה החדשה שלנו של ההמסה הבסיסית, והנוף הקרח הדינמי שהוא יוצר, במודלים של אקלים ויריעות קרח עדיין מהווה אתגר עצום.
ההתגברות על האתגר הזה היא דחופה. ייצוג מדויק של ההמסה במודלים של אקלים וגליונות קרח יפחית את אי הוודאות העמוקה בתחזיות עליית פני הים, במיוחד כאשר תנאי האוקיינוס - ומשטרי הפשרת מדף הקרח - עוברים לעתיד.
מדליין גמבל רוזוור, עמית פוסט-דוקטורט באוקיאנוגרפיה פיזית,אוניברסיטת טסמניה;בן גלטון פנזי, מדען ראשי;בישחדאטה גאיין, עמית עתיד של ARC ופרופסור חבר, הנדסת מכונות,אוניברסיטת מלבורן, וקתרין ורוגנהיל, עמית מחקר ARC DECRA בדינמיקת נוזלים,אוניברסיטת מלבורן
מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
