Новые подробные исследования моря Бофорта выявили впадину морского дна размером с городской квартал, связанную с таянием многолетней мерзлоты и, вероятно, находящуюся под влиянием движения подземных вод внизу.

Арктика тает. Повышение температуры приводит к таянию многолетней мерзлоты, слоя земли, поддерживающего человеческие сообщества и естественные экосистемы в самых северных уголках планеты. Есть много открытых вопросов о деградации многолетней мерзлоты на суше, например, сколько углерода попадает в атмосферу и как это влияет на изменение климата. Но ещё больше неизвестного о том, что происходит с многолетней мерзлотой, погружённой в холодные воды Северного Ледовитого океана. 

В новом исследовании, опубликованном в Трудах Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки (PNAS), описаны некоторые крупные изменения подводной многолетней мерзлоты на краю континентального шельфа и склоне канадского моря Бофорта с 2010 по 2019 гг. 

За период исследования международная группа учёных обнаружила образование «как минимум одной новой впадины, которая эквивалентна [по объёму] кварталу Нью-Йорка, состоящему из шестиэтажных зданий», — сказал Чарли Полл (Charlie Paull), морской геолог из Monterey Bay Aquarium Research Institute и соавтор нового исследования. «Помимо этого, было несколько впадин размером с семейный дом, [которые] развились в этот период времени — это довольно необычно». 

Повторные исследования кромки арктического шельфа в море Бофорта выявили массивную впадину, развившуюся в период с 2010 по 2019 гг.

«До этого исследования никто не осознавал, насколько динамична эта область», — сказала Дженнифер М. Фредерик (Jennifer M. Frederick), геолог-вычислитель из Sandia National Laboratories, не участвовавшая в новом исследовании.

Отображение кардинальных изменений   

В 2010 году исследователи нанесли на карту 95-километровый участок края арктического шельфа в канадском море Бофорта, примерно в 180 км от берега. Судовая съёмка выявила необычайно неровное морское дно на глубине от 120 до 200 метров от поверхности на переходе между краем шельфа и склоном. 

В течение следующих нескольких лет команда учёных несколько раз исследовала один и тот же район, выполняя дополнительные работы с помощью установленных на корабле многолучевых гидролокаторов и собирая данные с более высоким разрешением с использованием автономных подводных аппаратов. Этот подход позволил им отслеживать изменения морфологии морского дна с течением времени. 

«Это очень умное использование повторяющихся наборов данных», — сказала Кэролин Руппел (Carolyn Ruppel), морской геофизик, возглавляющая проект по газовым гидратам Геологической службы США и не участвовавшая в новой работе. 

Автономные подводные аппараты составили подробную карту необычайно неровного рельефа морского дна вдоль шельфовой кромки моря Бофорта.

Команда определила отдельные группы особенностей. Впадины овальной формы располагались в районе пересечённой оголённой местности. Команда обнаружила особенности на более низких глубинах, напоминающие пинго, покрытые льдом холмы, которые усеивают арктический ландшафт.

Медленный процесс  

В отличие от того, что происходит с многолетней мерзлотой на суше, исследователи не думают, что подводная вечная мерзлота в море Бофорта тает из-за повышения температуры, потому что вода, омывающая изрытый впадиной регион, имеет температуру около -1,4°C. 

«Это не растапливает многолетнюю мерзлоту», — сказал Полл. Вместо этого исследователи предположили, что подземные воды медленно перемещаются — на несколько сотен миллиметров в год — под многолетней мерзлотой и нагревают её снизу. По мере таяния многолетняя мерзлота может периодически разрушаться, образуя большие впадины, обнаруженные командой. «Это та область, где очень небольшие изменения, но сохраняющиеся в течение длительного периода времени, могут иметь большие последствия», — сказал Полл. Команда подсчитала, что пересечённая местность вдоль края континентального шельфа сформировалась примерно за 1150 лет. 

Фредерик сказала, что анализ авторов, похоже, подтверждает выводы исследования моделирования 2015 года с её участием как соавтора, в котором предполагалось, что подземные воды могут перемещаться от берега в этот район. Например, пинго-подобные элементы на морском дне совпадают с тем местом, где модель «ожидала», что грунтовые воды поднимутся до морского дна. По словам Полла и его коллег, в зависимости от баланса температуры воды, солёности и скорости течения, циркуляционные черты могут появиться, когда грунтовые воды замерзают по мере приближения к более холодному морскому дну. 

«Один из прогнозов модели заключался в том, что этот поток грунтовых вод всё ещё существует сегодня», — сказала Фредерик. «Было действительно здорово видеть, что эти вещи на самом деле являются современными явлениями».

 

Ссылка: https://eos.org/articles/groundwater-flow-may-contribute-to-submarine-permafrost-thaw