الاستماع إلى أغنية ذوبان الأنهار الجليدية

22 أغسطس 2022. نهر Kongsvegen الجليدي ، على بعد 20 كم غرب ني Ålesund ، أرخبيل سفالبارد ، النرويج.

هذا هو ، وصلنا إلى قاع النهر الجليدي. إنه 327 م تحت أقدامنا. بعد الحفر في الجليد لمدة ست ساعات ، تنفجر نفاثة الماء الساخن في الرواسب. الخرطوم الذي يربطها بالسطح يتوقف عن التدحرج ويؤكد توماس شولر ، قائد المشروع ، أن القاعدة قد تم الوصول إليها.

نزلت من المروحية وأخبرني كولين بوشاير ، باحثة الدكتوراه المشرفة على المشروع ، الأخبار السارة. أطلقنا الصعداء – جون هولت ، مهندس المشروع ، وسفين أولاند ، ميكانيكي من المعهد القطبي النرويجي ، راضون بشكل خاص. لقد حاولنا إجراء نفس العملية في الربيع الماضي ، لكن درجات الحرارة -30 درجة مئوية أدت إلى تجميد المياه في نظام الحفر ، مما يجعل من المستحيل الاستمرار. هذه المرة ، المحركات التي لا تزال تعمل ، تجلب رائحة الديزل إلى الأراضي المتجمدة من حولنا.

هدفنا هنا ليس إعادة بناء المناخات الماضية عن طريق استخراج عينات الجليد مثل المهمات في القارة القطبية الجنوبية أو جرينلاند. بدلاً من ذلك ، هو استكشاف ما يحدث على عمق مئات الأمتار تحت السطح ، حيث يقع النهر الجليدي على قاع الصخور والرواسب. هذا هو المكان الذي يكون فيه استقرارها على المحك ، حيث تتسرب المياه السائلة من السطح وتعمل كمواد تشحيم.

من المقرر أن يؤدي الارتفاع السريع في درجات الحرارة الناجم عن تغير المناخ إلى ذوبان الأنهار الجليدية وإحداث عدم الاستقرار ، كما تنبأت اللجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC). من المتوقع أن تؤدي السياسات الحالية إلى ارتفاع درجة الحرارة بنحو 2.7 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية بحلول عام 2100 ، أي أعلى بكثير من الحد الأقصى الموصى به البالغ 1.5 درجة مئوية بموجب اتفاقية باريس. يمكن أن تكون هذه الاختلافات جذرية بالنسبة للأنهار الجليدية. يمكن لهذه التنانين الجليدية ، التي تبدو وكأنها نائمة ، أن تستيقظ فجأة ، كما يتضح من الانهيار الأخير للأنهار الجليدية في جبال الألب الإيطالية.

تشبه حركة الأنهار الجليدية (من بضعة أمتار إلى عدة كيلومترات في السنة) حركة الجبن الطري على لوح مائل: فهي تتأرجح على ارتفاعها بالكامل وتزحف تحت وزنها. وكلما كانت أكثر حدة وسمكًا (تصل إلى عدة كيلومترات) ، زادت سرعة تدفقها إلى ارتفاعات منخفضة. بفضل طبقة الماء الرقيقة بين الجليد وطبقة قاعها الصخرية ، يمكن للأنهار الجليدية مضاعفة سرعتها بين الشتاء والصيف. في حين أن معظم الأنهار الجليدية تتمتع بدورة موسمية مستقرة ، فقد شهد البعض ، بما في ذلك Kongsvegen ، زيادة سرعتها السنوية على مر السنين.

هذا هو المعروف باسم الطفرة الجليدية. منذ عام 2010 ، زادت سرعة الجزء العلوي من Kongsvegen من بضعة أمتار سنويًا إلى أكثر من 40 – أي بزيادة قدرها عشرة أضعاف. في الوقت الحالي ، يؤثر هذا فقط على الجزء العلوي من النهر الجليدي ، لكننا نشهد تقدمًا من عام إلى آخر نحو المناطق المنخفضة.

نعتقد أن هذه الديناميكية يمكن أن تؤدي إلى زعزعة استقرار النهر الجليدي ، وإذا حدث هذا ، فإن هذا النهر الجليدي ، الذي يبلغ طوله أكثر من 15 كيلومترًا وعرضه 2 كيلومترًا وسمكه 300 متر ، يمكن أن يغرق في المحيط ويسبب أضرارًا كبيرة للمضيق البحري بأكمله. و Kongsvegen هي مجرد واحدة من آلاف الحالات في جميع أنحاء العالم. لفهم هذا ، نذوب طريقنا إلى أسفل ونغرق أدواتنا في القلب المجهول للنهر الجليدي.

تهدف مهمتنا العلمية إلى الاستماع إلى Kongsvegen وقياس القوى التي تمارسها على قاعها الصخري الأساسي. إذا كانت هذه القوى أكبر مما يمكن أن يحمله السرير ، فإننا نبدأ في مواجهة مشاكل خطيرة.

تولد أدنى حركة لنهر جليدي اهتزازًا يحتوي على معلومات مهمة حول دينامياته. صوت الأنهار الجليدية بدائي. ينتقل من أذنيك إلى أحشائك. تسمع رغبتك في الاستكشاف وكذلك تأثير مجتمعنا على بيئتنا. من الصعب تحديد ما إذا كانوا في حالة حداد أو غناء أو ضحك ، لكنهم بالتأكيد ليسوا صامتين. هذا العام ، جاء معي صديقي كلوفيس تيسيران ، مصمم الصوت ، لتسجيل هذه الأصوات من القطب الشمالي.

وظيفتي هي تحليل هذه الأصوات لفهم كيفية تحرك النهر الجليدي ، وكيف يتفاعل مع ذوبان السطح ، وكيف تنفتح شقوقه وما يحدث في أعماقها. للقيام بذلك ، نستخدم أجهزة قياس الزلازل، تستخدم تقليديا لدراسة الزلازل. منذ عام 2020 ، قمنا بتركيب حوالي 20 من هذه على طول Kongsvegen وفي أعماقها. مع هذه الشبكة ، يمكننا الاستماع إلى النهر الجليدي بأكمله ، مثل طبيب بسماعة طبية ، وأسراره (كما فعلنا مؤخرًا في جبال الألب الفرنسية). علاوة على مقاييس الزلازل هذه ، قمنا أيضًا بتركيب أداة غير عادية إلى حد ما ، وهي قضيب فولاذي بطول 2 متر مزروع على عمق 360 مترًا يسمى a المحراث (شكل 1).

على هذا القضيب ، قام جون بتركيب العديد من مقاييس الإجهاد لقياس القوى الموجودة في قاعدة النهر الجليدي. لقد نقلنا مقياس الحرث الذي قمنا بتثبيته هذا الصيف قياساته فقط لبضع ساعات قبل أن يظل صامتًا على الرغم من الأيام التي قضاها جون في محاولة إحيائه. لحسن الحظ بالنسبة لكولين ، الذي تعتمد درجة الدكتوراه جزئيًا على هذه القياسات ، فإن القياس الذي تم تثبيته في ربيع عام 2021 لا يزال يتحدث. منذ ذلك التاريخ ، تمكنا بالتالي من قياس كيفية اهتزاز النهر الجليدي وتشويه نفسه وانزلاقه استجابة للتغيرات في درجات الحرارة وهطول الأمطار.

كان جمع هذه البيانات مستهلكًا للوقت ومكلفًا ويخضع للعديد من أوجه عدم اليقين. تم تحقيق ذلك بفضل دعم العديد من الزملاء ، المعهد القطبي النرويجي ومحطة سفيردروب في ني أوليسوند.

العودة من الميدان

بعد العودة من الميدان ، مرت أشهر طويلة ، أمام جهاز الكمبيوتر الخاص بنا أو حول طاولة ، نقوم بتحويل وتصفية ومقارنة المنحنيات التي رسمتها ملاحظاتنا. نجد أن ديناميكيات Kongsvegen يحكمها موسم الذوبان من يونيو إلى أكتوبر ، حيث تتدفق عدة آلاف من لترات المياه كل ثانية فوق سطح وقاعدة النهر الجليدي. وقد لوحظ أن مدة وشدة هذا الذوبان تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة بسبب تغير المناخ.

كل هذا الماء يشحم قاعدة النهر الجليدي ويسبب زيادة في السرعة والضغوط داخل النهر الجليدي. في الوقت نفسه ، نقيس الزيادة في شدة الاهتزازات الجليدية المرتبطة بالضوضاء الهيدرولوجية ونشاط الصدع الشديد تحت تأثير حرارة الصيف وتسارع الأنهار الجليدية. لاحظنا هذا الصيف وجودًا متزايدًا للشقوق وقمنا بقياس زيادة في الإجهاد مقارنة بالعام الماضي. قد يكون هذا علامة على تسارع كبير أو حتى زعزعة استقرار الجبل الجليدي.

يقوم فريقنا مع العديد من الزملاء حاليًا بتحليل هذه النتائج لتحديد أسباب هذه التغييرات ، وبالتالي فهم أفضل لما يؤدي إلى زعزعة استقرار نهر جليدي في عالم يذوب.

قراءة متعمقة:
● “هل تعلم … أن الأنهار الجليدية يمكنها الغناء؟” ، منشور مدونة حول القياسات الزلزالية على الأنهار الجليدية.
● “تقدير حجم انهيار نهر مارمولادا الجليدي باستخدام صور Pléiades” ، منشور مدونة يشرح انهيار Marmolada.