Роботы-глайдеры показали, как ледники тают под водой

Глайдер перед запуском. Море Уэдделла, январь 2012 года

Глайдер перед запуском. Море Уэдделла, январь 2012 года
(фото Alan Jamieson/Caltech).

Аппарат может погружаться под воду традиционным для субмарин способом: закачивая воду во внутренние резервуары

Аппарат может погружаться под воду традиционным для субмарин способом: закачивая воду во внутренние резервуары
(фото Alan Jamieson/Caltech).

Схема показывает, как тёплые водные массы подмывают ледник, вызывая его таяние у основания

Схема показывает, как тёплые водные массы подмывают ледник, вызывая его таяние у основания
(фото Lance Hayashida, Alan Jamieson/Caltech).

Исследовательское судно Джеймс Кларк Росс в море Уэдделла, январь 2012 года

Исследовательское судно Джеймс Кларк Росс в море Уэдделла, январь 2012 года
(фото Alan Jamieson/Caltech).

Сильный разнонаправленный ветер, холодные снежные вихри, дрейфующие льды и айсберги ≈ всё это делает опасным пребывание в море Уэдделла

Сильный разнонаправленный ветер, холодные снежные вихри, дрейфующие льды и айсберги ≈ всё это делает опасным пребывание в море Уэдделла
(фото Michael Studinger/NASA Goddard Space Flight Center).

Глайдер перед запуском. Море Уэдделла, январь 2012 года
Аппарат может погружаться под воду традиционным для субмарин способом: закачивая воду во внутренние резервуары
Схема показывает, как тёплые водные массы подмывают ледник, вызывая его таяние у основания
Исследовательское судно Джеймс Кларк Росс в море Уэдделла, январь 2012 года
Сильный разнонаправленный ветер, холодные снежные вихри, дрейфующие льды и айсберги ≈ всё это делает опасным пребывание в море Уэдделла

Море Уэдделла — не самое комфортное место на Земле. Сильный разнонаправленный ветер, холодные снежные вихри, дрейфующие льды и айсберги, указывающие на близость берегов Западной Антарктиды, всё это делает опасным пребывание здесь. Между тем, именно в море Уэдделла учёные находят признаки таяния древних шельфовых ледников, миллионы лет хранивших колоссальные объёмы пресной воды.

Последние исследования показывают, что в водах этого участка Южного океана имеют место сложные турбулентные завихрения. Это явление приводит к тому, что более тёплая вода скапливается под ледниковой массой и приводит, таким образом, к её таянию.

"Когда ледяная плита тает сверху — это происходит под влиянием нагретой атмосферы. Если же наоборот, снизу, то виновник — тёплый океан, — рассказывает Эндрю Томпсон (Andrew Thompson) из Калифорнийского технологического института. — Согласно нашим исследованиям, главным фактором таяния шельфовых ледников является океан, поэтому необходимо понять физику этого процесса, узнать каким образом проникает тепло".

Когда речь заходит о глобальном потеплении, в бой вступает множество наук. Здесь ломают копья химия и физика, океанография и климатология. Однако любое исследование невозможно при отсутствии эмпирических данных. Экспедиции к берегам Антарктиды происходят ежегодно, однако традиционные способы сбора данных оказались малоэффективными.

Аппарат может погружаться под воду традиционным для субмарин способом: закачивая воду во внутренние резервуары
(фото Alan Jamieson/Caltech).

"Учитывая климат, поведение воды и ветра, это довольно труднодоступное место, поэтому идея просто приплыть и собрать данные обрастает множеством проблем, — объясняет доктор Томпсон в пресс-релизе. — Кроме того, интерес представляет не та вода, что на поверхности, а более глубокие участки моря, а значит, такой технологически продвинутый способ как спутниковые наблюдения также становится малоэффективным".

Работая вблизи Антарктического полуострова с января 2012 года, полярные исследователи при участии специалистов из Великобритании, Германии и США используют специальные автоматические аппараты — глайдеры. Это небольшие плавучие устройства, водный аналог летающих дронов-беспилотников, которые может погружаться под воду традиционным для субмарин способом: закачивая воду во внутренние резервуары.

Аппарат меньше двух метров в длину обладает необходимым исследовательским оборудованием для измерения температуры воды, может брать пробы для определения химического состава, в том числе солёности. В горизонтальном направлении глайдер перемещается за счёт особых крыльев, которые преобразуют в тягу вертикальную энергию всплытия-погружения.

Во время последней экспедиции такой аппарат в течение нескольких месяцев собирал данные о состоянии воды на разных уровнях глубины. Расчёты показали, что под поверхностью наблюдаются различные плотности водных масс, а за счёт океанических течений возникают водовороты и даже подводные вихри.

"Если бы дело было только в температуре, то из-за разности в плотности тёплая вода просто оказывалась бы сверху, а холодная — снизу. Однако в океане также необходимо учитывать другие факторы вроде солёности: чем она выше, тем вода более плотная, и тем больше вероятность того, что она опустится на дно", — рассказывает доктор Томпсон.

Получается, что тёплая вода оказывается не на поверхности, а из средних слоёв перемещается под массы шельфовых ледников. По словам учёного, влияние подводных вихрей на океан вблизи Антарктики можно сравнить с действием ложки при размешивании кофе с молоком.

Исследовательское судно Джеймс Кларк Росс в море Уэдделла, январь 2012 года
(фото Alan Jamieson/Caltech).

"Если добавить молоко в кофе, а затем размешать, то ложкой вы повысите способность молока смешиваться с самим напитком. Именно это делают морские вихри. Они очень хороши при смешивании разной по составу и температуре воды", — добавляет учёный.

Отметим, что глайдеры способны многие месяцы автономно плавать в открытом океане, ориентируясь по спутнику и подпитывая приборы энергией солнца. В последние годы они поставили несколько рекордов дальности перемещения по водам Мирового океана. Так, в декабре 2012 года один из роботов проплыл от побережья США до Австралии, преодолев 16668 км, и собрав важные научные сведения о Тихом океане.

Результаты исследований шельфовых ледников моря Уэдделла при помощи глайдеров опубликованы в журнале Nature Geoscience.