دانشمندان به‌تازگی ۵۶٬۰۰۰ آب‌یخ جداشده از یخچال‌ها را ثبت کردند — نشانه‌ای از بحران جدی اقلیمی
تحقیقات جدیدی که ۵۶٬۰۰۰ جداسازی آب‌یخ را پیگیری می‌کند، نکات نگران‌کننده‌ای درباره سرعت ذوب یخچال‌ها به‌گونه‌ای بی‌سابقه آشکار می‌سازد.
مطالعه‌ای پیشگامانه در حال تغییر روش پیگیری آب‌یخ‌ها توسط دانشمندان هنگام جدا شدن از یخچال‌ها است. این پژوهش که در Nature منتشر شده، از فناوری نوآورانه فیبر نوری برای ضبط جزئیات دقیق هر جداسازی آب‌یخ به‌صورت لحظه‌به‌لحظه استفاده می‌کند. با ثبت بیش از ۵۶٬۰۰۰ جداسازی آب‌یخ در جنوب گرینلند، این کشف دینامیک‌های پنهان یخچال‌ها را که در عمق زیر سطح ذوب می‌شوند، آشکار می‌سازد. نتایج تیم می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی مدل‌های اقلیمی را بهبود بخشد و داده‌های دقیق‌تری دربارهٔ افزایش سطح دریاها ارائه دهد.
گشودن اسرار زیر سطح
این مطالعه که به رهبری دومینیک گراف از دانشگاه واشنگتن انجام شده است، گامی مهم در درک ما از دینامیک یخچال‌ها نشان می‌دهد. به‌طور سنتی، دانشمندان برای جمع‌آوری داده‌های دقیق دربارهٔ فرآیند قطعه شدن، به‌ویژه زیر سطح آب که بیشتر اقدامات کلیدی در آن رخ می‌دهد، با مشکلاتی روبرو بوده‌اند.
«ما اطلاعات کمی دربارهٔ آنچه در زیر آب در حال وقوع است داریم»، گفت گراف.
با این حال، با کشیدن یک کابل فیبر نوری به طول شش مایل روی بستر دریاچه یک خلیج در جنوب گرینلند، تیم توانست از فاصله‌ای ایمن به صداهای زیرآب گوش دهد و داده‌های لحظه‌ای فراوانی را که پیش‌تر دسترسی به آن‌ها دشوار بود، ثبت کند.
این فناوری نوآورانه که ترکیبی از حسگرهای صوتی توزیع‌شده و حسگرهای دما است، به تیم دیدگاهی منحصربه‌فرد دربارهٔ چگونگی جدا شدن آب‌یخ‌ها از یخچال‌ها و روان شدن آن‌ها ارائه داد. این سیستم کابل را به هزاران حسگر ارتعاشی تبدیل کرد و به پژوهشگران امکان داد تا هر ترک، موج و جریان زیرآبی مرتبط با فرآیند قطعه شدن را زیر نظر داشته باشند. همان‌طور که دیوید ساترلند، اقیانوس‌شناس فیزیکی در University of Oregon بیان کرد: «می‌تواند همه چیز را حس کند». این حساسیت چشمگیر به تیم اجازه داد تا ترک‌های ریز را مدت‌ها پیش از قابل رؤیت شدن به‌صورت واضح تشخیص دهند.
این یافته‌ها که در Nature منتشر شده‌اند، به پر کردن یک شکاف اساسی در درک ما از دینامیک یخچال‌ها کمک می‌کنند. با ارائه اطلاعات دقیق دربارهٔ فرآیند از دست رفتن یخ، انتظار می‌رود این مطالعه مدل‌هایی را که نرخ ذوب یخ و نقش آن در افزایش سطح دریاها را پیش‌بینی می‌کنند، بهبود بخشد.
علم پشت حسگرهای فیبر نوری
کلید موفقیت این مطالعه در فناوری پیشرفته‌ای نهفته است که برای نظارت بر یخچال به کار رفته است. با به‌کارگیری حسگر صوتی توزیع‌شده (DAS) و حسگر دمای توزیع‌شده (DTS)، تیم پژوهشی یک کابل فیبر نوری معمولی را به یک آرایهٔ حسگر قدرتمند تبدیل کرد. DAS ارتعاشات را در سراسر کابل شناسایی می‌کند و هر چیزی از ریزترین ترک‌ها تا حرکات بزرگتر که هنگام آزاد شدن آب‌یخ‌ها رخ می‌دهد را ضبط می‌سازد. در مقابل، DTS به‌طور مداوم دما را در طول فیبر اندازه‌گیری می‌کند و تغییرات ظریف در شرایط آب را که می‌توانند بر سرعت ذوب تأثیر بگذارند، نشان می‌دهد.
ادغام این دو تکنیک به تیم امکان ثبت سطحی بی‌سابقه از جزئیات را داد؛ از اولین میکرو‑ترک‌ها در یخ تا لحظات نهایی که آب‌یخ‌ها تکه‌تکه می‌شوند و به سمت دوردست‌ها حرکت می‌کنند. این نقاط داده همچنین بینش‌های ارزشمندی دربارهٔ نحوه تأثیر جریان‌های زیرآب و امواج بر فرآیند تجزیه یخچال‌ها فراهم کردند و تصویری شفاف‌تر از نحوهٔ کارکرد این فرآیند زیر سطح آب ارائه دادند.
برای دانشمندان، این نمایانگر گامی عظیم به جلوست. همان‌طور که گراف اشاره کرد،
«داده‌های لرزه‌نگاری بسیار کمی وجود دارد که در چنین بازه زمانی کوتاهی، این‌چقدر پدیده‌های متفاوت را ثبت می‌کند.»
این سطح از جزئیات برای درک تبعات گسترده‌تری از قطعه شدن آب‌یخ‌ها، که نقش مهمی در افزایش سطح جهانی دریاها ایفا می‌کند، حیاتی است.
نقش ذوب یخ در افزایش سطح دریاهای جهانی
درک چگونگی جدا شدن آب‌یخ‌ها از یخچال‌ها برای پیش‌بینی نقش یخچال‌ها در افزایش سطح دریاها در آینده ضروری است. به طور سنتی، مدل‌ها برای در نظر گرفتن پیچیدگی‌های قطعه شدن آب‌یخ، به‌ویژه آن‌هایی که زیر سطح آب رخ می‌دهند، دچار مشکل بوده‌اند. داده‌های جدید حاصل از کابل فیبر نوری این خلأ را پر می‌کند و نور بر فرآیندهای فیزیکی که منجر به ذوب یخ و جدا شدن آب‌یخ می‌شوند، می‌افکند.
یکی از مهم‌ترین کشفیات این مطالعه این است که فرآیند قطعه شدن می‌تواند ذوب زیر یخچال را تشدید کند. داده‌ها نشان دادند که رویدادهای قطعه شدن امواج و جریان‌های قدرتمندی تولید می‌کنند که آب را به‌هم می‌زنند، لایه‌های دمایی مختلف را ترکیب می‌سازند و انتقال حرارت به سطح یخ را سرعت می‌بخشند. این اثر «مخلوط‌سازی»، که در هر دو گرینلند و قطب جنوب مشاهده شده است، نشان می‌دهد که قطعه شدن می‌تواند نرخ ذوب زیرآبی را افزایش دهد و به توضیح این که چرا برخی یخچال‌ها سریع‌تر از انتظار ذوب می‌شوند، کمک می‌کند.
همان‌طور که فیشتنر، زمین‌لرزه‌شناس در ETH Zürich گفت، «این واقعاً قابل‌توجه است» که چگونه این مجموعه داده‌ها تعاملات پیچیده بین آب‌یخ‌ها، آب و محیط اطراف را آشکار می‌سازند. این بینش‌ها اکنون می‌توانند در مدل‌های اقلیمی ادغام شوند تا پیش‌بینی‌های بهتری از رفتار یخچال‌ها در دهه‌های آینده ارائه دهند و اطلاعات حیاتی برای درک افزایش سطح دریاها در آینده فراهم کنند.