یخچال‌های طبیعی آلاسکا صد برابر سریع‌تر از تصورات دانشمندان آب می‌شوند

دانشمندان با استفاده از یک فناوری قدیمی که آن را به روشی جدید به کار بردند، چگونگی ذوب شدن یخچال‌های طبیعی تایدواتر در زیر آب را بررسی کردند. یافته‌های آن‌ها حیرت‌آور است. روش جدیدی که دانشمندان برای اندازه‌گیری و بررسی چگونگی ذوب شدن یخچال‌های طبیعی در زیر سطح آب ابداع کرده‌اند، از یک واقعیت غافلگیرکننده پرده برداشت: برخی از یخچال‌های طبیعی با سرعتی ۱۰۰ بار بیشتر از آنچه دانشمندان در گذشته فکر می‌کردند، آب می‌شوند.

در پژوهش جدیدی که یافته‌های آن به‌تازگی در ژورنال Science منتشر شد، گروهی از اقیانوس‌شناسان و یخچال‌شناسان به دانسته‌های جدیدی درباره‌ی یخچال‌های تایدواتر و فرایندهای پویای آن‌ها دست یافتند. تایدواتر (Tidewater) به یخچال‌هایی اشاره می‌کند که مقصد نهایی آن‌ها پس از ذوب شدن، اقیانوس‌ها است.

تویلا مون، یخچال‌شناسی که در مرکز ملی داده‌های یخ و برف (National Snow and Ice Data Center) در دانشگاه کلرادو – بولدر مشغول به پژوهش است، اما هیچ نقشی در انجام این پژوهش نداشته است، می‌گوید:

در واقع، آن‌ها دریافته‌اند که روند آب شدنی که برای یخچال‌ها اتفاق می‌افتد کاملا متفاوت از برخی از فرضیاتی است که تاکنون داشتیم.

برخی از این یخزایی و ذوب شدن یخچال‌ها، روندی نرمال است که هر یخچال طی تغییر فصل‌ها و گذر از زمستان به تابستان و حتی در طول تابستان تجربه می‌کنند. اما گرم شدن شرایط جوی موجب تسریع ذوب یخچال‌ها در سرتاسر این کره‌ی خاکی و بالتبع، ذوب سطح یخچال‌های طبیعی و حتی، سطوح زیرین آن‌ها که در آب قرار گرفته است، می‌شود.

الین اندرلین، یخ‌شناس دانشگاه بویز استیت (Boise State University) که نقشی در انجام این پژوهش نداشته است، می‌گوید آن بخش از یخچال‌های طبیعی که زیر آب‌ها قرار گرفته است حتی تا صدها متر هم وسعت دارند. به عقیده‌ی او، نرخی که برای سرعت ذوب یخ‌های زیر دریا تخمین زده می‌شود بیانگر شدت آسیب‌پذیری زیاد آن‌ها نسبت به تغییرات در اقیانوس‌ها است که بسیار بیشتر از تصورات پیشین دانشمندان است.

دانستن فرآیندهای ذوب یخ‌ها و محاسبه‌ی دقیق میزان ذوب نکته‌ای بسیار ضروری در برنامه‌ریزی‌های مربوط به افزایش سطح دریا است.

دیوید ساترلند، سرپرست گروه پژوهشی و همچنین، اقیانوس‌شناس در دانشگاه اورگان، می‌گوید:

حتی از انجام دادن این کار هم بسیار خوشحال هستیم. ۱۰۰ درصد مطمئن نبودیم این کار، فایده داشته باشد.

نظارت طولانی‌مدت بر یخچال‌های خاص می‌تواند بر دانش پژوهشگران و حتی دانش‌آموزان دبیرستانی درباره‌ی ذوب ناشی از تغییرات اقلیمی بیفزاید. دانش‌آموزان دبیرستان پترزبورگ در نزدیکی خلیج لکونته در سال ۱۹۸۳ شروع به جمع‌آوری داده‌هایی درباره‌ی موقعیت مقصد نهایی یخچال طبیعی که در آن منطقه قرار دارد، کردند. یادداشت‌هایی که آن‌ها سال‌ها پیش درباره‌ی عقب‌نشینی یخچال‌های طبیعی انجام دادند، توجه دانشمندان دانشگاه آلاسكا ساوت ایست را نسبت به درک بهتر ذوب یخچال‌ها جلب کرد.

اندازه‌گیری توده‌های یخی در حال ذوب

ساترلند می‌گوید لکونته، یخچالی ایده‌آل برای بررسی بود. چراکه به‌عنوان یک یخچال تایدواتر به‌خوبی در دسترس بود. این پروژه که در میحطی پیچیده انجام می‌شد، نیاز به تعداد زیادی خط داده‌ای داشت که گروه پژوهشی متشکل از اقیانوس‌شناسان و یخچال‌شناسان به‌طور همزمان شروع به جمع‌آوری داده‌ها در یخچال کردند. محاسبه‌ی سرعت ذوب یخچال در مقایسه با اندازه‌گیری سرعت آب شدن یک قطعه یخ در یک لیوان آب، نیاز به دقت و مهارت بیشتری دارد. در یخچال‌های طبیعی، دانشمندان باید سرعت حرکت یخ در آبدره و نیز، نسبت ذوب و نسبت متلاشی شدن یخچال یا یخ‌زایی را به دست بیاورند.

ساترلند با خنده می‌گوید:

در ذهن من، کار بسیار ساده‌ای بود. روی کاغذ هم خوب به نظر می‌رسید.

اما قایق‌نوردی به‌درون آبدره، یعنی همان جایی که یخچال لکونته به دریا می‌ریزد، حتی در روزهایی خوش آب و هوا هم نیاز به مهارت زیادی دارد. دانشمندان هفته‌ها روی یک قایق به‌صورت ۲۴ ساعته و در شیفت‌های کاری ۱۲ ساعته کار کردند. بزهای کوهی روی برآمدگی‌های یخچال جست‌وخیز می‌کردند، نهنگ‌ها، مسیر آبدره را می‌رفتند و برمی‌گشتند و مرغان دریایی نیز به داخل آب شیرجه می‌زدند. ساترلند، حضور در آن محل را در صورت خوب بودن آب و هوای محیط، بسیار لذت‌بخش تعریف می‌کند.

اقیانوس‌شناسان از روی قایق ۲۵ متری MV Stellar، بررسی‌های سونار در زیر سطح آب را، مشابه آنچه برای اندازه‌گیری عمق اقیانوس‌ها لازم است، انجام دادند. اما، آن‌ها به‌جای هدایت حسگرهای صوتی به سمت کف اقیانوس، زاویه‌ی آن را طوری تنظیم کردند تا داده‌های مربوط‌به بخش زیر آب یخچال را به‌صورت سه‌بعدی جمع‌آوری کند. سپس، اقیانوس‌شناسان باید می‌فهمیدند که سونار با چه سرعتی از میان آب آبدره عبور می‌کند تا بتوانند محاسبات دقیقی انجام بدهند.

ساترلند توضیح می‌دهد که اندازه‌گیری‌های اولیه‌ی ویژگی‌های آب، مانند دما و شوری آب هم باید انجام می‌شد. رها بودن ابزارهای بسیار گران‌قیمت روی سطح کشتی نیز گاهی اوقات مشکلاتی ایجاد می‌کرد. دانشمندان مشاهدات خود را طی دو تابستان تکرار کردند و در هر سفری که به منطقه انجام دادند، اسکن‌های متعددی به دست آوردند. اریک ریگنوت، یکی از یخچال‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا که نقشی در پژوهش فوق نداشت، می‌گوید:

چندین بار اسکن کردن کل سطح یک یخچال طی تابستان، کار آسانی نیست.

او می‌افزاید:

وجود یخ‌های زیاد در جلوی یخچال به این معنی است است که قایق نمی‌تواند از میان یخ‌ها حرکت کند.

بعضی‌اوقات، این بدان معنی بود که ناگهان قایق مجبور می‌شد از سطح یخچال فاصله بگیرد و دانشمندان هراسان دست به دعا بردارند که تجهیزات‌شان به داخل آب نیفتد.

به‌طور همزمان، گروهی متشکل از یخچال‌شناسان روی یک خط‌الراس مشرف به یخچال‌های طبیعی اردو زدند. آن‌ها به‌شدت مراقب یک ابزار رادار ظریف بودند که حرکت طبیعی یخچال را اندازه‌گیری می‌کرد. جیسون آموندسون، یخچال‌شناس و یکی از مولفان پژوهش دانشگاه آلاسکا سات ایست، می‌گوید برای اندازه‌گیری جریان طبیعی یخچال‌ها از دوربین‌های تایم‌لپس استفاده شد تا سرعت حرکت یخ‌ها به سمت اقیانوس را دریابند.

مون می‌گوید وقتی یخ‌ها به‌جلوی یخچال که نقطه‌ی فروافتادن آن‌ها به درون اقیانوس است، حرکت‌شان شتاب می‌گرفت. او حرکت یخ‌ها را به فشردن یک تیوب خمیردندان تشبیه می‌کند:

وقتی خمیردندان به پایان می‌رسد، هیچ خمیردندان دیگری در تیوب وجود ندارد که جلوی حرکت آن را بگیرد، بنابراین سریع‌تر حرکت می‌کند.

یخ در نزدیکی دیواره‌ی جلویی آن می‌تواند تقریبا با سرعت ۲۳ متر در روز حرکت کند و دانستن سرعت آن برای محاسبه‌ی ذوب یخچال، ضروری است.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های به دست آمده توانستند نرخ کل ذوب را برای قسمت زیر آب یخچال‌های طبیعی محاسبه کنند: دو برابر بیشتر از آنچه انتظار می‌رفت. رینگوت می‌گوید یکی از مدل‌های نظری که به مدت ۲۰ الی ۳۰ سال مورد استفاده قرار می‌گرفته است، نسخه‌ی ساده‌شده‌ای است که گفته می‌شود عملکرد درستی ندارد.

چندین نوع فرایند ذوب‌شدگی مختلف در یک یخچال تایدواتر رخ می‌دهد و به همین دلیل است که دانشمندان رمز و راز ذوب‌شدگی آن‌ها را از زوایای مختلف مورد بررسی قرار می‌دهند. اگر تکه‌ی بزرگی از یخ در یک وان حمام قرار داده باشد و هیچ چیز دیگری در جریان نباشد، با یک نرخ ثابت شروع به آب شدن می‌کند.

هنگامی که حجم زیادی از آب شیرین در اثر ذوب شدن سطح یخ به سمت آبدره حرکت می‌کند، به آبدره در نزدیکی دیواره‌ی یخچال برخورد می‌کند. در نتیجه، حجم آب تازه‌ی شناور در سطح آن بیشتر می‌شود و سپس، باعث بریدگی یا فرسایش بخش زیرین یخچال می‌شود. در نهایت، شاهد خواهید بود که هر نقطه از دیواره‌ی یحچال که با اقیانوس در تماس است، به‌تدریج آب می‌شود. به باور ساترلند، بخش بسیار جالب در روش جدید آن است که می‌توان مکان دقیقی را که نرخ ذوب در آن بیشتر است، مشخص کرد.

آندرلین می‌گوید:

مقدار قابل‌توجهی از یخ که به سمت اقیانوس هل داده می‌شود، درست از همان نقطه‌ای که با اقیانوس در تماس است شروع به ذوب شدن می‌کند.

آموندسون می‌گوید:

درصد بسیار زیادی از یخ‌هایی که وارد اقیانوس می‌شوند، به‌خاطر آب گرم اقیانوس ذوب می‌شوند.

آن‌ها محاسبه كرده‌اند كه یخچال‌های طبیعی با سرعت تقریبا ۱٫۵ متر در روز در ماه مه و حداکثر با سرعت ۵ متر در روز در ماه اوت ذوب می‌شوند. گرم‌تر شدن آب موجب شدت یافتن سرعت ذوب یخ‌ها در زیر سطح آب می‌شود. دمای آب در خلیج لکونته که معمولا ۶ درجه‌ی سانتی‌گراد است، نسبت‌به دمای یخ و حتی آبدره‌های نقاط دیگر جهان، گرم‌تر است.

وضعیت در سایر یخچال‌های طبیعی چگونه است؟

_{سیوارد، منطقه‌ای در آلاسکا، یخچال اگزیت با سرعتی شگفت‌آور در حال ذوب شدن است. این فیلم کوتاه و حیرت‌آور تاثیر شگرف این یخچال را مورد بررسی قرار می‌دهد. صدایی که روی تصویر می‌شنوید، متعلق به ریک براون، یکی از راهنماهای محلی برای طبیعت‌گردی در این منطقه، است}

ساترلند می‌گوید موفقیت روش جدید راه را برای سایر پژوهشگران نیز باز کرد تا این کار را در نقاط دیگر جهان نیز انجام بدهند. به‌ویژه، یافته‌های حاصل از این پژوهش در یخچال لکونته در آلاسکا را می‌توان برای مطالعه‌ی یخچال‌های گرینلند و قطب جنوب نیز به کار برد. آندرلین می‌گوید:

ذوب یخ زیر سطح دریا در همه‌جای دنیا موضوع مهمی است.

تنها در حدود ۵۰ مورد از تقریبا ۱۰۰ هزار یخچال طبیعی موجود در آلاسکا، یخچال تایدواتر هستند که از جمله، بزرگ‌ترین یخچال‌های منطقه به شمار می‌آیند. آموندسون می‌گوید:

این نوع از یخچال‌های طبیعی، به‌خاطر فرایندهایی که درست در هنگام جریان یافتن یخچال‌های طبیعی به سمت اقیانوس رخ می‌دهند، بسیار سریع‌تر از یخچال‌های دره‌ای تغییر می‌کنند.

گرینلند که در اصل یک ورقه‌ی یخ عظیم است، بیش از ۲۰۰ یخچال خروجی (outlet glacier) دارد؛ اما آب منطقه در مقایسه با آب خلیج لکونته بسیار سردتر است. یخچال‌های طبیعی آلاسکا در درجه‌ی اول ذوب سطحی را تجربه می‌کنند، چرا که به‌گفته‌ی ریگنوت تعداد کمی از آن‌ها به اقیانوس راه می‌یابند. گرینلند، علاوه بر ذوب یخچال‌های تایدواتر، ذوب سطحی را نیز تجربه می‌کند. اما در قطب جنوب، تنها ذوب زیر سطح دریا اتفاق می‌افتد و بنابراین، دانستن فرایندهای خارج از آلاسکا برای دانشمندان بسیار مهم است.

ساترلند می‌گوید اتفاقاتی نظیر تغییرات اقلیمی می‌تواند دمای آب و هوا را افزایش بدهد و این موضوع، قطعا، موجب ذوب بیشتر یخ‌ها خواهد شد. به‌سختی می‌توان این روند را از روند ذوب‌شدگی طبیعی متمایز ساخت. مون می‌گوید:

این مشاهدات به‌وضوح به ما نشان می‌دهد موضوعاتی وجود دارند که ما از آن‌ها غافل مانده‌ایم.

او این نتایج را فراخوانی واقعی برای انجام کاری برای درک بهتر چگونگی عملکرد این سیستم‌ها می‌داند. خوشبختانه، دانشمندان هنوز برای تشیخص آن فرصت دارند. ساترلند می‌گوید:

این یخچال‌ها آنقدرها هم سریع محو نمی‌شوند... آن‌ها طی چندین دهه‌ی آینده هم همان جا خواهند بود.