بيانات رادار الأقمار الصناعية تكشف عن “ذوبان قوي” في نهر ثويتس الجليدي بالقارة القطبية الجنوبية

استخدم فريق من علماء الجليد بقيادة باحثين في جامعة كاليفورنيا، إيرفاين بيانات رادارية عالية الدقة عبر الأقمار الصناعية للعثور على دليل على تسرب مياه البحر الدافئة ذات الضغط العالي على بعد عدة كيلومترات تحت الجليد الأرضي لنهر ثويتس الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية.

في دراسة نشرت في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences ، قال الفريق الذي تقوده جامعة كاليفورنيا في إيرفاين إن الاتصال واسع النطاق بين مياه المحيط والنهر الجليدي – وهي عملية تتكرر في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية وفي جرينلاند – يسبب “ذوبانًا قويًا” وقد يتطلب إعادة تقييم التوقعات العالمية لارتفاع مستوى سطح البحر.

اعتمد علماء الجليد على البيانات التي تم جمعها في الفترة من مارس إلى يونيو من عام 2023 بواسطة مهمة القمر الصناعي التجاري الفنلندية ICEYE. تشكل أقمار ICEYE “كوكبة” في مدار قطبي حول الكوكب، باستخدام رادار InSAR ذو الفتحة الاصطناعية لمقياس التداخل – لرصد التغيرات على سطح الأرض باستمرار.

تؤدي العديد من التمريرات عبر مركبة فضائية فوق منطقة صغيرة محددة إلى تقديم نتائج بيانات سلسة. في حالة هذه الدراسة، أظهرت صعود وهبوط وانحناء نهر ثويتس الجليدي.

وقال المؤلف الرئيسي إريك رينوت، أستاذ علوم نظام الأرض بجامعة كاليفورنيا في إيرفين: “توفر بيانات ICEYE هذه سلسلة طويلة من الملاحظات اليومية التي تتوافق بشكل وثيق مع دورات المد والجزر”، “في الماضي، كانت لدينا بعض البيانات المتاحة بشكل متقطع، ومع تلك الملاحظات القليلة فقط كان من الصعب معرفة ما كان يحدث. عندما يكون لدينا سلسلة زمنية مستمرة ونقارن ذلك بدورة المد والجزر، نرى مياه البحر تأتي في الساعة ارتفاع المد والجزر وانحساره وفي بعض الأحيان يتجه نحو الأعلى تحت النهر الجليدي ويصبح محاصرًا، وبفضل ICEYE، بدأنا نشهد ديناميكية المد والجزر هذه لأول مرة.

قفزة كبيرة إلى الأمام

وقال مايكل ولرشيم، مدير التحليلات في ICEYT: “حتى الآن، كان من المستحيل ملاحظة بعض العمليات الأكثر ديناميكية في الطبيعة بتفاصيل أو تردد كافٍ للسماح لنا بفهمها ووضع نماذج لها، مراقبة هذه العمليات من الفضاء واستخدام الرادار عبر الأقمار الصناعية إن الصور، التي توفر قياسات InSAR بدقة تصل إلى سنتيمتر واحد وبتردد يومي يصل إلى ثلاث مرات يوميًا، تمثل قفزة كبيرة إلى الأمام.

وأضاف أن المشروع ساعده وزملاؤه على تطوير فهم أفضل لسلوك مياه البحر على الجوانب السفلية لنهر ثويتس الجليدي، وأن مياه البحر القادمة من قاعدة الغطاء الجليدي، جنبًا إلى جنب مع المياه العذبة الناتجة عن تدفق الطاقة الحرارية الأرضية والاحتكاك، تتراكم و”يجب أن تتدفق إلى مكان ما”، يتم توزيع المياه من خلال قنوات طبيعية أو تتجمع في تجاويف، مما يخلق ضغطًا كافيًا لرفع الغطاء الجليدي.

تأثير تغير المناخ على تيارات المحيط

وقال رينو: “هناك أماكن يكون فيها الماء عند ضغط الجليد المغطي تقريبا، لذلك هناك حاجة إلى مزيد من الضغط لدفع الجليد إلى الأعلى”، “يتم بعد ذلك ضغط الماء بدرجة كافية لرفع عمود يزيد طوله عن نصف ميل من الجليد.”

وهي ليست مجرد مياه بحر، لعقود من الزمن، كان رينو وزملاؤه يجمعون الأدلة على تأثير تغير المناخ على تيارات المحيط ، التي تدفع مياه البحر الأكثر دفئًا إلى شواطئ القارة القطبية الجنوبية وغيرها من مناطق الجليد القطبي.

المياه العميقة المحيطة بالقطبية مالحة ولها نقطة تجمد أقل. وبينما تتجمد المياه العذبة عند صفر درجة مئوية، تتجمد المياه المالحة عند درجتين تحت الصفر، وهذا الفارق البسيط يكفي للمساهمة في “الذوبان القوي” للجليد القاعدي كما وجدت في الدراسة.

المكان الأكثر عدم استقرار في القطب الجنوبي

وقالت المؤلفة المشاركة كريستين داو، الأستاذة في كلية البيئة بجامعة واترلو في أونتاريو بكندا، “إن ثويتس هو المكان الأكثر عدم استقرار في القطب الجنوبي ويحتوي على ما يعادل 60 سم من ارتفاع مستوى سطح البحر، والقلق هو أنه نحن نقلل من سرعة تغير النهر الجليدي، الأمر الذي سيكون مدمرا للمجتمعات الساحلية في جميع أنحاء العالم”.

وقال رينو، إنه يأمل ويتوقع أن تؤدي نتائج هذا المشروع إلى تحفيز المزيد من الأبحاث حول الظروف الموجودة أسفل الأنهار الجليدية في القطب الجنوبي، والمعارض التي تتضمن روبوتات مستقلة والمزيد من عمليات المراقبة عبر الأقمار الصناعية، مضيفا “هناك الكثير من الحماس من المجتمع العلمي للذهاب إلى هذه المناطق القطبية النائية لجمع البيانات وبناء فهمنا لما يحدث، ولكن التمويل متخلف”.

وأكد “نحن نعمل بنفس ميزانية عام 2024 بالدولار الحقيقي كما كنا في التسعينيات، نحن بحاجة إلى تنمية مجتمع علماء الجليد وعلماء المحيطات الفيزيائيين لمعالجة مشكلات المراقبة هذه عاجلاً وليس آجلاً، ولكن في الوقت الحالي ما زلنا نتسلق جبل إيفرست” في أحذية التنس”.

على المدى القريب، قال ريجنوت، وهو أيضًا أحد كبار علماء المشروع في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، إن هذه الدراسة ستوفر فائدة دائمة لمجتمع نمذجة الغطاء الجليدي،مضيفا “إذا وضعنا هذا النوع من التفاعل بين المحيطات والجليد في نماذج الصفائح الجليدية، أتوقع أننا سنكون قادرين على القيام بعمل أفضل بكثير في إعادة إنتاج ما حدث في ربع القرن الماضي، الأمر الذي سيؤدي إلى مستوى أعلى من الثقة في توقعات المستقبل”، على حد تعبيره، قائلا “إذا تمكنا من إضافة هذه العملية التي أوضحناها في الورقة، والتي لم يتم تضمينها في معظم النماذج الحالية، فيجب أن تتوافق عمليات إعادة بناء النموذج مع الملاحظات بشكل أفضل بكثير. وسيكون فوزًا كبيرًا إذا تمكنا من تحقيق ذلك.”

وأضاف داو: “في الوقت الحالي ليس لدينا ما يكفي من المعلومات لنقول بطريقة أو بأخرى مقدار الوقت المتبقي قبل أن يصبح تسرب مياه المحيط أمرًا لا رجعة فيه، ومن خلال تحسين النماذج وتركيز أبحاثنا على هذه الأنهار الجليدية المهمة، سنحاول الحصول على هذه الأرقام على الأقل لعقود مقابل قرون، سيساعد هذا العمل الناس على التكيف مع مستويات المحيطات المتغيرة، إلى جانب التركيز على الحد من انبعاثات الكربون لمنع السيناريو الأسوأ.