یخچال های طبیعی آلاسکا صد برابر سریع تر از تصورات دانشمندان آب می شوند - مجله عکسها

دانشمندان با استفاده از یک فناوری قدیمی که آن را به روشی تازه به کار بردند، چگونگی ذوب شدن یخچال های طبیعی تایدواتر در زیر آب را آنالیز کردند. یافته های آن ها حیرت آور است. روش تازهی که دانشمندان برای اندازه گیری و آنالیز چگونگی ذوب شدن یخچال های طبیعی در زیر سطح آب ابداع نموده اند، از یک واقعیت غافلگیرنماینده پرده برداشت: برخی از یخچال های طبیعی با سرعتی 100 بار بیشتر از آنچه دانشمندان در گذشته فکر می کردند، آب می شوند.

در پژوهش تازهی که یافته های آن به تازگی در ژورنال Science منتشر شد، گروهی از اقیانوس شناسان و یخچال شناسان به دانسته های تازهی درباره یخچال های تایدواتر و فرایندهای پویای آن ها دست یافتند. تایدواتر (Tidewater) به یخچال هایی اشاره می نماید که مقصد نهایی آن ها پس از ذوب شدن، اقیانوس ها است.

تویلا مون، یخچال شناسی که در مرکز ملی داده های 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، می گوید:

در واقع، آن ها دریافته اند که فرایند آب شدنی که برای یخچال ها اتفاق می افتد کاملا متفاوت از برخی از فرضیاتی است که تا به امروز داشتیم.

برخی از این یخزایی و ذوب شدن یخچال ها، فرایندی نرمال است که هر یخچال طی تغییر فصل ها و گذر از زمستان به تابستان و حتی در طول تابستان تجربه می نمایند. اما گرم شدن شرایط جوی موجب تسریع ذوب یخچال ها در سرتاسر این کره خاکی و بالتبع، ذوب سطح یخچال های طبیعی و حتی، سطوح زیرین آن ها که در آب قرار گرفته است، می گردد.

الین اندرلین، یخ شناس دانشگاه بویز استیت (Boise State University) که نقشی در انجام این پژوهش نداشته است، می گوید آن بخش از یخچال های طبیعی که زیر آب ها قرار گرفته است حتی تا صدها متر هم وسعت دارند. به عقیده او، نرخی که برای سرعت ذوب یخ های زیر دریا تخمین زده می گردد بیانگر شدت آسیب پذیری زیاد آن ها نسبت به تغییرات در اقیانوس ها است که بسیار بیشتر از تصورات پیشین دانشمندان است.

دانستن فرآیندهای ذوب یخ ها و محاسبه دقیق اندازه ذوب نکته ای بسیار ضروری در برنامه ریزی های مربوط به افزایش سطح دریا است.

دیوید ساترلند، سرپرست گروه پژوهشی و بعلاوه، اقیانوس شناس در دانشگاه اورگان، می گوید:

حتی از انجام دادن این کار هم بسیار شادمان هستیم. 100 درصد مطمئن نبودیم این کار، فایده داشته باشد.

نظارت طولانی مدت بر یخچال های خاص می تواند بر دانش پژوهشگران و حتی دانش آموزان دبیرستانی درباره ذوب ناشی از تغییرات اقلیمی بیفزاید. دانش آموزان دبیرستان پترزبورگ در نزدیکی خلیج لکونته در سال 1983 آغاز به جمع آوری داده هایی درباره موقعیت مقصد نهایی یخچال طبیعی که در آن منطقه قرار گرفته است، کردند. یادداشت هایی که آن ها سال ها پیش درباره عقب نشینی یخچال های طبیعی انجام دادند، توجه دانشمندان دانشگاه آلاسکا ساوت ایست را نسبت به درک بهتر ذوب یخچال ها جلب کرد.

اندازه گیری توده های یخی در حال ذوب

ساترلند می گوید لکونته، یخچالی ایده آل برای آنالیز بود. چراکه به عنوان یک یخچال تایدواتر به خوبی در دسترس بود. این پروژه که در میحطی پیچیده انجام می شد، احتیاج به تعداد زیادی خط داده ای داشت که گروه پژوهشی متشکل از اقیانوس شناسان و یخچال شناسان به طور همزمان آغاز به جمع آوری داده ها در یخچال کردند. محاسبه سرعت ذوب یخچال در مقایسه با اندازه گیری سرعت آب شدن یک قطعه یخ در یک لیوان آب، احتیاج به دقت و مهارت بیشتری دارد. در یخچال های طبیعی، دانشمندان باید سرعت حرکت یخ در آبدره و نیز، نسبت ذوب و نسبت متلاشی شدن یخچال یا یخ زایی را به دست بیاورند.

ساترلند با خنده می گوید:

در فکر من، کار بسیار ساده ای بود. روی کاغذ هم خوب به نظر می رسید.

اما قایق نوردی به درون آبدره، یعنی همان جایی که یخچال لکونته به دریا می ریزد، حتی در روزهایی خوش آب و هوا هم احتیاج به مهارت زیادی دارد. دانشمندان هفته ها روی یک قایق به صورت 24 ساعته و در شیفت های کاری 12 ساعته کار کردند. بزهای کوهی روی برآمدگی های یخچال جست وخیز می کردند، نهنگ ها، جهت آبدره را می رفتند و برمی گشتند و مرغان دریایی نیز به داخل آب شیرجه می زدند. ساترلند، حضور در آن محل را در صورت خوب بودن آب و هوای محیط، بسیار لذت بخش تعریف می نماید.

اقیانوس شناسان از روی قایق 25 متری MV Stellarآنالیز های سونار در زیر سطح آب را، مشابه آنچه برای اندازه گیری عمق اقیانوس ها لازم است، انجام دادند. اما، آن ها به جای راهنمایی حسگرهای صوتی به سمت کف اقیانوس، زاویه آن را طوری تنظیم کردند تا داده های مربوط به بخش زیر آب یخچال را به صورت سه بعدی جمع آوری کند. سپس، اقیانوس شناسان باید می فهمیدند که سونار با چه سرعتی از میان آب آبدره عبور می نماید تا بتوانند محاسبات دقیقی انجام بدهند.

ساترلند شرح می دهد که اندازه گیری های اولیه ویژگی های آب، مانند دما و شوری آب هم باید انجام می شد. رها بودن ابزارهای بسیار گران قیمت روی سطح کشتی نیز گاهی اوقات مشکلاتی ایجاد می کرد. دانشمندان مشاهدات خود را طی دو تابستان تکرار کردند و در هر سفری که به منطقه انجام دادند، اسکن های متعددی به دست آوردند. اریک ریگنوت، یکی از یخچال شناسان دانشگاه کالیفرنیا که نقشی در پژوهش فوق نداشت، می گوید:

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

او می افزاید:

وجود یخ های زیاد در جلوی یخچال به این معنی است است که قایق نمی تواند از میان یخ ها حرکت کند.

برخی اوقات، این بدان معنی بود که ناگهان قایق مجبور می شد از سطح یخچال فاصله بگیرد و دانشمندان هراسان دست به دعا بردارند که تجهیزات شان به داخل آب نیفتد.

به طور همزمان، گروهی متشکل از یخچال شناسان روی یک خط الراس مشرف به یخچال های طبیعی اردو زدند. آن ها به شدت مراقب یک ابزار رادار ظریف بودند که حرکت طبیعی یخچال را اندازه گیری می کرد. جیسون آموندسون، یخچال شناس و یکی از مولفان پژوهش دانشگاه آلاسکا سات ایست، می گوید برای اندازه گیری جریان طبیعی یخچال ها از دوربین های تایم لپس استفاده شد تا سرعت حرکت یخ ها به سمت اقیانوس را دریابند.

مون می گوید وقتی یخ ها به جلوی یخچال که نقطه فروافتادن آن ها به درون اقیانوس است، حرکت شان شتاب می گرفت. او حرکت یخ ها را به فشردن یک تیوب خمیردندان تشبیه می نماید:

وقتی خمیردندان به خاتمه می رسد، هیچ خمیردندان دیگری در تیوب وجود ندارد که جلوی حرکت آن را بگیرد، بنابراین سریع تر حرکت می نماید.

یخ در نزدیکی دیواره جلویی آن می تواند تقریبا با سرعت 23 متر در روز حرکت کند و دانستن سرعت آن برای محاسبه ذوب یخچال، لازم است.

پژوهشگران با استفاده از داده های به دست آمده توانستند نرخ کل ذوب را برای قسمت زیر آب یخچال های طبیعی محاسبه نمایند: دو برابر بیشتر از آنچه انتظار می رفت. رینگوت می گوید یکی از مدل های نظری که به مدت 20 الی 30 سال مورد استفاده قرار می گرفته است، نسخه ساده شده ای است که گفته می گردد عملکرد درستی ندارد.

چندین نوع فرایند ذوب شدگی مختلف در یک یخچال تایدواتر رخ می دهد و به همین علت است که دانشمندان رمز و راز ذوب شدگی آن ها را از زوایای مختلف مورد آنالیز قرار می دهند. اگر تکه بزرگی از یخ در یک وان حمام قرار داده باشد و هیچ چیز دیگری در جریان نباشد، با یک نرخ ثابت آغاز به آب شدن می نماید.

هنگامی که حجم زیادی از آب شیرین در اثر ذوب شدن سطح یخ به سمت آبدره حرکت می نماید، به آبدره در نزدیکی دیواره یخچال برخورد می نماید. در نتیجه، حجم آب تازه شناور در سطح آن بیشتر می گردد و سپس، باعث بریدگی یا فرسایش بخش زیرین یخچال می گردد. در نهایت، شاهد خواهید بود که هر نقطه از دیواره یحچال که با اقیانوس در تماس است، به تدریج آب می گردد. به باور ساترلند، بخش بسیار جالب در روش تازه آن است که می توان مکان دقیقی را که نرخ ذوب در آن بیشتر است، تعیین کرد.

آندرلین می گوید:

اندازه قابل توجهی از یخ که به سمت اقیانوس هل داده می گردد، درست از همان نقطه ای که با اقیانوس در تماس است آغاز به ذوب شدن می نماید.

آموندسون می گوید:

درصد بسیار زیادی از یخ هایی که وارد اقیانوس می شوند، به خاطر آب گرم اقیانوس ذوب می شوند.

آن ها محاسبه نموده اند که یخچال های طبیعی با سرعت تقریبا 1.5 متر در روز در ماه مه و حداکثر با سرعت 5 متر در روز در ماه اوت ذوب می شوند. گرم تر شدن آب موجب شدت یافتن سرعت ذوب یخ ها در زیر سطح آب می گردد. دمای آب در خلیج لکونته که معمولا 6 درجه سانتی گراد است، نسبت به دمای یخ و حتی آبدره های نقاط دیگر جهان، گرم تر است.

شرایط در سایر یخچال های طبیعی چگونه است؟

ساترلند می گوید موفقیت روش تازه راه را برای سایر پژوهشگران نیز باز کرد تا این کار را در نقاط دیگر جهان نیز انجام بدهند. به ویژه، یافته های حاصل از این پژوهش در یخچال لکونته در آلاسکا را می توان برای مطالعه یخچال های گرینلند و قطب جنوب نیز به کار برد. آندرلین می گوید:

ذوب یخ زیر سطح دریا در همه جای جهان موضوع مهمی است.

تنها در حدود 50 مورد از تقریبا 100 هزار یخچال طبیعی موجود در آلاسکا، یخچال تایدواتر هستند که از جمله، بزرگ ترین یخچال های منطقه به شمار می آیند. آموندسون می گوید:

این نوع از یخچال های طبیعی، به خاطر فرایندهایی که درست در هنگام جریان یافتن یخچال های طبیعی به سمت اقیانوس رخ می دهند، بسیار سریع تر از یخچال های دره ای تغییر می نمایند.

گرینلند که در اصل یک ورقه یخ بزرگ است، بیش از 200 یخچال خروجی (outlet glacier) دارد؛ اما آب منطقه در مقایسه با آب خلیج لکونته بسیار سردتر است. یخچال های طبیعی آلاسکا در درجه اول ذوب سطحی را تجربه می نمایند، چرا که به گفته ریگنوت تعداد کمی از آن ها به اقیانوس راه می یابند. گرینلند، علاوه بر ذوب یخچال های تایدواتر، ذوب سطحی را نیز تجربه می نماید. اما در قطب جنوب، تنها ذوب زیر سطح دریا اتفاق می افتد و بنابراین، دانستن فرایندهای خارج از آلاسکا برای دانشمندان بسیار مهم است.

ساترلند می گوید اتفاقاتی نظیر تغییرات اقلیمی می تواند دمای آب و هوا را افزایش بدهد و این موضوع، قطعا، موجب ذوب بیشتر یخ ها خواهد شد. به سختی می توان این فرایند را از فرایند ذوب شدگی طبیعی متمایز ساخت. مون می گوید:

این مشاهدات به وضوح به ما نشان می دهد موضوعاتی وجود دارند که ما از آن ها غافل مانده ایم.

او این نتایج را فراخوانی واقعی برای انجام کاری برای درک بهتر چگونگی عملکرد این سیستم ها می داند. خوشبختانه، دانشمندان هنوز برای تشیخص آن فرصت دارند. ساترلند می گوید:

این یخچال ها آنقدرها هم سریع محو نمی شوند... آن ها طی چندین دهه آینده هم همان جا خواهند بود.