Недавнее исследование, опубликованное в Nature Geoscience, раскрывает, что Восточно-Антарктический ледниковый щит (ВАЛЩ) испытал значительное отступление примерно 9 000 лет назад. Этот процесс был спровоцирован мощным механизмом обратной связи между тающим льдом и океанскими течениями. Команда исследователей под руководством профессора Юсуке Суганумы из Национального института полярных исследований (NIPR) и Высшего университета перспективных исследований (SOKENDAI) обнаружила, что приток теплой глубинной воды в прибрежные районы Восточной Антарктиды привел к коллапсу шельфовых ледников, что, в свою очередь, ускорило потерю льда во внутренних частях континента.
Полученные данные указывают на то, что отступление антарктического льда не ограничивается одной областью, а способно распространяться по регионам через океанические связи, усиливая потерю льда в континентальном масштабе. Этот процесс, при котором талая вода из одного региона ускоряет таяние в другом, получил название «каскадная положительная обратная связь». Понимание такой цепной реакции дает крайне важное представление о внутренней нестабильности антарктических ледовых щитов, актуальной как для далекого прошлого, так и для современности.
Исследование было направлено на установление причин масштабной потери льда в Восточной Антарктиде тысячи лет назад. Восточно-Антарктический ледниковый щит, содержащий более половины мировых запасов пресной воды, уже сегодня демонстрирует потерю льда в некоторых прибрежных зонах. Знание того, как эти огромные ледовые системы реагировали на более ранние теплые периоды, предоставляет ценные подсказки для прогнозирования их будущего поведения в условиях современного изменения климата. Чтобы восстановить эту историю, команда проанализировала морские осадочные керны, собранные в заливе Лютцов-Хольм, недалеко от японской станции Сёва вдоль побережья Сёя. Эти данные были объединены с результатами геологических и геоморфологических исследований по всему Земле Королевы Мод.
Осадочные породы были получены в ходе японских антарктических исследовательских экспедиций (JARE), проводившихся на протяжении десятилетий – с 1980 по 2023 год, включая недавний отбор проб с ледокола Shirase. Используя седиментологический, микропалеонтологический и геохимический анализы, а также измерения изотопных соотношений бериллия (10Be/9Be), исследователи реконструировали прошлые изменения окружающей среды в заливе. Их данные показывают, что примерно 9 000 лет назад теплая циркумполярная глубинная вода (CDW) хлынула в залив, что привело к коллапсу плавучих шельфовых ледников. После их разрушения потеря структурной поддержки позволила внутреннему льду ускоренно двигаться к морю.
Для определения причин усиления притока теплой глубинной воды в тот период исследователи провели климатические и океанические циркуляционные моделирования. Эти симуляции показали, что талая вода из других антарктических регионов, включая шельфовый ледник Росса, распространилась по всему Южному океану. Приток этой пресной воды опреснил поверхностные слои океана, усиливая вертикальную стратификацию и препятствуя смешиванию холодной поверхностной воды с глубинными слоями.
В результате теплая глубинная вода получила возможность легче продвигаться к континентальному шельфу Восточной Антарктиды. Это запустило самоподдерживающийся цикл: талая вода увеличивала стратификацию, что, в свою очередь, усиливало приток теплой воды, вызывая еще большее таяние. Модели демонстрируют, что такого рода взаимосвязанная «каскадная обратная связь» способна привести к тому, что таяние в одном секторе Антарктиды вызовет или ускорит потерю льда в других через крупномасштабные океанические циркуляционные закономерности.
Исследование предоставляет одни из самых ясных доказательств того, что ледниковый покров Антарктиды может подвергаться самоподдерживающемуся, широкомасштабному таянию при потеплении планеты. Хотя это событие произошло в раннем голоцене, когда глобальные температуры были естественно выше, чем во время последнего ледникового периода, те же физические процессы актуальны и сегодня.
Современные наблюдения показывают, что части Западно-Антарктического ледникового щита – такие как ледники Thwaites и Pine Island – уже быстро отступают, поскольку теплая глубинная вода проникает под них. Если подобные каскадные обратные связи происходят сейчас, локализованное таяние может распространиться и ускорить общую потерю льда, способствуя более быстрому повышению уровня мирового океана.
В проекте приняли участие более 30 организаций, включая NIPR, Геологическую службу Японии (AIST), Японское агентство по морским и земным наукам и технологиям (JAMSTEC), Токийский университет, Университет Кочи, Университет Хоккайдо, а также партнеров из Новой Зеландии, Испании и других стран. Это широкомасштабное сотрудничество объединило полевые исследования, изучение морских отложений, датирование космогенными нуклидами и передовые климатико-океанические моделирования для реконструкции эволюции антарктической ледово-океанической системы. Профессор Суганума подчеркнул более широкий смысл полученных результатов: «Это исследование предоставляет важные данные и модельные доказательства, которые будут способствовать более точным прогнозам будущего поведения антарктического ледникового щита. Выявленные в этом исследовании каскадные обратные связи подчеркивают идею о том, что незначительные региональные изменения потенциально могут повлечь за собой глобальные последствия».
