Forskere bruger GPS-sporede isbjerge i ny undersøgelse til at forbedre klimamodeller

I løbet af de sidste fire årtier har opvarmende klima og havtemperaturer hurtigt ændret indlandsisen på Grønland, hvilket har skabt bekymring for marine økosystemer og vejrmønstre på verdensplan. Miljøet har udfordret videnskabsmænd i deres forsøg på at måle, hvordan vand bevæger sig rundt og smelter indlandsisen, fordi udstyr kan blive ødelagt af isbjerge, der flyder nær gletsjerne.

Indsamlet ved hjælp af en ny tilgang, har forskning fra University of Maine fundet ny information for at hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå cirkulationsmønstrene for havvand omkring gletsjere. En gruppe pionerer inden for gletsjerforskning knyttede GPS-enheder til isbjerge og brugte deres mobilitet til at forstå fjordens cirkulation, hvilket i sidste ende kan øge nøjagtigheden af ​​klimamodeller.

I somrene 2014 og 2019 sporede GPS-enhederne ændringer i timen i positionen af ​​13 isbjerge, da de passerede gennem Grønlands Ilulissat Isfjord mod havet.

UMaine, assisterende professor i geomatik, Kristin Schild, startede som forskning under sin tid ved University of Oregon, og indsamlede fjorddata med en kollega fra UO, geovidenskabsprofessor og oceanograf David Sutherland.

I 2020 brugte en bachelorstuderende, Sydney Baratta, disse datasæt som fokus for sit senior capstone-projekt. I fortsættelse af forskningen i sine kandidatstudier bearbejdede og analyserede Baratta sine resultater og offentliggjorde resultaterne i Journal of Geophysical Research:Oceans .

Undersøgelsesresultater viste, at cirkulationen i den primære fjord i høj grad påvirkes af ferskvandsstrømmen fra forbindende tilløbsfjorde, hvilket er kritisk vigtigt at overveje i cirkulationsmodeller. Sådanne modeller kan variere fra at studere havstrømme til at forudsige den hastighed, hvormed havniveauet kan stige.

"At være i stand til at udnytte de mange isbjerge, der er i denne fjord, er virkelig unikt for undersøgelsen," sagde Baratta.

Ilulissat Isfjord er hjemsted for Sermeq Kujalleq, en af ​​de hurtigste og mest aktive gletschere i verden. Dette gør fjorden til et godt, men udfordrende sted at forstå gletscheres interaktion med havet og forudsige, hvordan de iskolde giganter reagerer på havets opvarmning.

"Tænk på isterninger i et glas vand. De flyder," sagde Baratta. "Men hvis det er i en fjord, under påvirkning af andre kræfter som vind og strøm, bevæger isbjergene sig rundt. Det, vi ville gøre, var at sætte GPS-trackere på de isbjerge for at udlede, hvad cirkulationen i fjorden er og se, hvordan det er. er påvirket af miljøet."

Carlos Moffat, der forsker i gletscher-ocean-interaktioner og polar oceanografi ved University of Delaware, sagde, at udstyr, der er stationeret i fjorde, almindeligvis knuses af al bevægelse. Hvordan Schild indsamlede disse datasæt, sagde han, var nyskabende. I stedet for at se isbjergene som en forhindring, brugte hun dem som et værktøj til at bære og beskytte udstyret.

"Det er en situation, hvor det, du er interesseret i, ødelægger dit udstyr," sagde Moffat. "Så det, de har gjort i denne undersøgelse, er dybest set at vende manuskriptet."

Påvirkning ud over Arktis

Grønland, hvor Ilulissat Isfjord ligger, og Antarktis har de største ferskvandsreservoirer af is i verden. Hvor hurtigt iskapperne smelter, bidrager til havniveaustigning på verdensplan. I Grønland og Antarktis "dypper gletsjere deres tæer" i havvand, sagde Moffat, som kan tillade havopvarmningen at accelerere, hvor hurtigt isen smelter eller bryder ind i isbjerge.

Lauren Ross, UMaine lektor i hydraulik og vandressourceteknik, sagde, at Baratta, Schild og Sutherlands resultater vil være nyttige til en række forskning i forbindelse med fjordcirkulation, herunder hendes ekspertiseområde - transport af materiale i vand.

Hun undersøgte for nylig, hvordan ferskvand strømmer ind i en fjord negativt påvirkede væksten af ​​en skadelig mikroskopisk alge. I modsætning til i Grønland hjalp mere ferskvand økonomien og økosystemerne omkring fjorden.

"For at være så nøjagtige som muligt, er vi nødt til at have de mest nøjagtige data til at indføje i modellerne," sagde Ross. "Jeg tror, ​​det bliver vigtigere og vigtigere i takt med, at klimaet bliver varmere."

I lighed med Ross' refleksion sagde Schild, at erkendelsen af, at der sker ændringer i miljøet, er udgangspunktet. Forskere arbejder nu på at udfylde huller i forskningen for at repræsentere det skiftende miljø og skabe bedre forudsigelsesmodeller.

"Gletschere har omformet det globale klima og økosystemer i millioner af år," sagde UMaine-præsident Joan Ferrini-Mundy. "Ny forskning fra vores verdenskendte klimaforskere giver mere indsigt i, hvordan de interagerer med deres omgivende miljøer og spiller en afgørende rolle i at forudsige vores klimafremtid."

Mens den stadigt skiftende Grønlands Indlandsis har en dramatisk lokal indvirkning, er det toppen af ​​en glat skråning, der skråner mod forandringer på verdensplan. Det, der sker i de frosne fjorde 2.000 miles nord for Maine, påvirker New Englands fiske- og skaldyrskøkken og har en rolle i de stadig mere ødelæggende storme langs kysten.

"Alt hænger sammen," sagde Baratta. "Ændringer, der sker i Arktis, kan have trickle-down-effekter, der påvirker det, vi ser i Maine."

Flere oplysninger: Sydney J. N. Baratta et al., Ilulissat Icefjord Upper-Layer Circulation Patterns Revealed Through GPS-Tracked Icebergs, Journal of Geophysical Research:Oceans (2024). DOI:10.1029/2023JC020117

Leveret af University of Maine