أظهر بحث جديد أجراه علماء نرويجيون أن مصائد مياه البحر الدافئة المخبأة تحت الأرفف الجليدية في القارة القطبية الجنوبية تعمل على إذابة جليد القارة بمعدل أسرع بكثير مما كان متوقعا، وهو اكتشاف يمكن أن يعيد كتابة نماذج التنبؤ لارتفاع مستوى سطح البحر العالمي. وتشير الأبحاث إلى أن الماء الدافئ نسبيا يسرع بشكل كبير عملية الذوبان من قاع الجروف الجليدية، مما يجعل ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي أسرع بكثير مما كان يقدره المجتمع العلمي سابقا.
الرفوف الجليدية عبارة عن هياكل جليدية ضخمة عائمة تمتد من الأنهار الجليدية إلى البحر وتلعب دورًا رئيسيًا في إبطاء تدفق كميات كبيرة من الجليد الأرضي إلى المحيط. وجد فريق بحث مقره النرويج أن هياكل القنوات الطويلة في قاع الأرفف الجليدية يمكن أن تشكل مصائد مياه البحر الدافئة وتزيد بشكل كبير من شدة الذوبان في مناطق معينة. وبمجرد أن تصبح هذه الجروف الجليدية أقل سمكا وأقل استقرارا، فإن الأنهار الجليدية خلفها سوف تتدفق إلى المحيط بسرعة أكبر، مما يؤدي إلى تسريع ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي بشكل كبير بما يتجاوز معظم التوقعات الحالية.
حددت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ التابعة للأمم المتحدة الجروف الجليدية القطبية غير المستقرة باعتبارها تهديدًا مناخيًا كبيرًا، لكن العملية تظل صعبة الفهم والنمذجة بشكل كامل. وركز فريق البحث على الجرف الجليدي فينبريسون في شرق القارة القطبية الجنوبية وأجرى تحليلا متعمقا لآلية الذوبان تحت الماء. وأظهرت النتائج أن شكل قاع الجرف الجليدي له تأثير مهم على دوران مياه البحر تحته. عندما يكون هناك هيكل قناة في الأسفل، سيشكل تدفق المياه نظام دوران صغير، مما يسمح للمياه الدافئة بالبقاء على سطح طبقة الجليد بدلاً من التدفق بعيدًا. يؤدي تراكم الحرارة المستمر هذا إلى تكثيف عملية الذوبان بشكل كبير.
ووجد الباحثون أن معدل الذوبان داخل هذه القنوات يمكن زيادته محليًا بنحو رتبة من حيث الحجم. يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة توري هارتمان من مركز iC3 للأبحاث القطبية في ترومسو بالنرويج: "لقد وجدنا أن شكل قاعدة الجرف الجليدي ليس مجرد سمة سلبية، بل إنه يحبس حرارة المحيط بشكل فعال في المواقع الأكثر أهمية لتأثيرات الذوبان". "يقع الجرف الجليدي فينبريسون في شرق القارة القطبية الجنوبية، وهي منطقة تعتبر بشكل عام أكثر برودة وأقل عرضة للتأثيرات من الأجزاء الأخرى من القارة القطبية الجنوبية.
وقال هارتمان: "لاحظنا تحت جرف فينبريسون الجليدي أنه حتى الكميات الصغيرة من الماء الدافئ يمكن أن تزيد بشكل كبير من الذوبان داخل القنوات. والنتيجة هي أن القنوات يمكن أن تتوسع، وفي أسوأ الحالات، تضعف استقرار الجرف الجليدي بأكمله". وأضاف تشين تشو، المؤلف الأول المشارك للدراسة: "من المثير للصدمة، أنه عندما توجد قنوات في قاعدة الجرف الجليدي، فإن حتى التدفقات المتواضعة من المياه العميقة الدافئة يمكن أن يكون لها تأثير هائل". "وهذا يعني أن ما يعتقد بعض العلماء عمومًا أنه جرف جليدي أكثر برودة قد يكون أكثر هشاشة مما كان متوقعًا."
ولدراسة هذه الظاهرة، جمع الباحثون خرائط تفصيلية لقاع الجرف الجليدي فينبريسون مع نماذج حاسوبية عالية الدقة لتجويف المحيط تحته. قارن الفريق استخدام الجانب السفلي من الجرف الجليدي الأملس بنسخة محاكاة تتضمن قنوات حقيقية في ظل ظروف محيطية أكثر برودة ودفئًا قليلاً، وهو النهج الذي سمح لهم بعزل كيفية تأثير القنوات على دوران المياه واختلاطها وذوبانها. يدمج العمل أيضًا الملاحظات الميدانية السابقة في المنطقة. يقول الباحثون إن الجمع بين القياسات طويلة المدى والنمذجة المتقدمة أمر بالغ الأهمية لفهم الميزات الصغيرة المخفية تحت الرفوف الجليدية في القطب الجنوبي. أمضى هارتمان نفسه مئات الأيام في إجراء العمل الميداني على الرفوف الجليدية في القطب الجنوبي.
ويحذر العلماء من أن الذوبان القوي في القناة قد يؤدي إلى دورات خطيرة. ومع تعمق واتساع القناة، قد يحدث ترقق غير متساوٍ في أجزاء من الجرف الجليدي، مما يضعف البنية العامة للجرف الجليدي. فالأرفف الجليدية الهشة غير قادرة على إبطاء تدفق الأنهار الجليدية خلفها بشكل فعال، مما قد يتسبب في تدفق المزيد من الجليد الأرضي إلى المحيط. ويحذر هارتمان من أن "النماذج المناخية الحالية تفشل في التقاط هذا التأثير". "وهذا يعني أنهم قد يقللون من حساسية الجروف الجليدية "الباردة" على طول الساحل الشرقي للقارة القطبية الجنوبية للتغيرات الصغيرة أو الاحترار في مياه البحر الساحلية. وقد تم ملاحظة مثل هذه التغييرات بالفعل ومن المتوقع أن تشتد في المستقبل."
يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف آثار كبيرة على علوم المناخ والتخطيط الساحلي. ويقول الباحثون إن نماذج الصفائح الجليدية والمناخية تحتاج إلى مراعاة عمليات الذوبان صغيرة النطاق هذه بشكل أفضل لتحسين التنبؤات المستقبلية لمستوى سطح البحر. قد تؤثر التغيرات في تدفقات المياه الذائبة أيضًا على دوران المحيطات والنظم البيئية البحرية حول القارة القطبية الجنوبية. تم نشر الورقة البحثية بعنوان "التضاريس المقننة تزيد من قابلية ذوبان الأرفف الجليدية الباردة في القطب الجنوبي" في مجلة Nature Communications. شارك في قيادة البحث توري هارتمان من مركز الأبحاث القطبية iC3 وكين تشو من Akvaplan-niva. ويتمركز كلا العالمين في ترومسو، عاصمة النرويج في القطب الشمالي.