במשך כמעט עשור, ניתוח מקיף של תמונות לוויין ברזולוציה גבוהה זה אפשר למדענים לצפות, ברמת פירוט חסרת תקדים, כיצד קרחוני כדור הארץ מתנהגים לאורך כל השנה. רחוקים מלהיות גושי קרח סטטיים, מסות אלה מגיבות לאקלים בפעימה משלהן: הן מאיצות, מאטות ומשנות את הדינמיקה שלהן עם שינויי העונות.
ניטור מתמשך זה מראה כי קרחוני כדור הארץ פגיעים הרבה יותר זאת בשל שינויי טמפרטורה, במיוחד במקרים בהם המדחום עולה מעל גובה הקיפאון. הנתונים החדשים, שנאספו ונותחו על ידי צוות מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech) בתמיכת נאס"א ופורסמו בכתב העת מדעהם מציעים מפה עולמית של תנועת קרח ופותחים צוהר מפתח להבנת האופן שבו הוא יגיב להתחממות האקלים בעשורים הקרובים.
סקירה כללית של תנועת קרחונים
המחקר מבוסס על כמעט עשור של תצפיות לוויין רצופותבין השנים 2014 ו-2022, מדענים השוו יותר מ-36 מיליון זוגות של תמונות. מנתונים אלה, הם שוחזרו את המהירות שבה כל קרחון יבשתי שגודלו עולה על 5 קמ"ר נע, ומכסה כמעט את כל מסות הקרח הגדולות של כדור הארץ.
המטרה העיקרית הייתה למדוד כיצד מהירות הקרח משתנה לאורך השנהכלומר, אילו דפוסים עונתיים חוזרים על עצמם ובאילו אזורים התגובה היא העזה ביותר. מידע זה מאפשר לנו להבחין בין אזורים שבהם הקרחון בקושי מבחין בעונות השנה לבין אזורים אחרים שבהם קצב ההתקדמות עולה באופן דרמטי או מאט בפתאומיות, סימן לרגישות רבה יותר לתנאי הסביבה.
בפועל, המחברים פיתחו סוג של מיפוי עולמי של דינמיקת קרחונים עונתיתשיטה זו מזהה הן את התדירות והן את גודל התאוצות וההאטות של קרח. התוצאה היא פסיפס עולמי החושף היכן קרחונים פגיעים ביותר לשינויים בטמפרטורה ובכניסת מי ההמסה.
גישה גלובלית זו מנוגדת למחקרים קודמים, שהתמקדו בעיקר ב עמקים ספציפיים או אזורים מבודדיםכעת, באמצעות עבודה עם נתונים הומוגניים ברזולוציה גבוהה עבור כל היבשות, צוות Caltech יכול להשוות ישירות את התנהגותם של קרחונים הממוקמים באקלים שונה מאוד, החל מרכסי הרים ממוזגים ועד לסביבות קוטביות קיצוניות, כולל תהליכים ב... גרינלנד.
טמפרטורות מעל אפס והפשרה: נקודת התורפה של המערכת
אחת התוצאות הברורות ביותר של המחקר היא קשר ישיר בין טמפרטורת האוויר לתנודות במהירות הקרחבאזורים שבהם הטמפרטורות השנתיות הגבוהות עולות על 0 מעלות צלזיוס, הקרחונים מראים שינויים בולטים הרבה יותר במהירות מאשר באזורים שבהם הקור נמשך לאורך כל השנה.
באזורים ממוזגים אלה, קרחונים נוטים להגיע לגובהם מהירויות שיא בתחילת השנהזה קורה במקביל לפרקים הראשונים של התכה עזה יותר. תנועה מוגברת זו אינה נובעת רק מאובדן מסת פני השטח, אלא גם ממה שקורה בבסיס הקרחון כאשר מי ההמסה מחלחלים דרך הקרח.
לדברי החוקרים, ה- זרימה מהירה של מי נמס לתוך מצע הקרחונים זה מגביר את לחץ המים התת-קרחוני ומפחית את החיכוך בין הקרח לקרקע. במילים אחרות, הקרחון מחליק ביתר קלות מעל בסיסו, וכתוצאה מכך מתקדם מהר יותר במהלך שלבי התכה פעילים.
התהליך, שנצפה באופן עקבי ביבשות שונות, מדגיש שהמערכת היא במיוחד פגיע לפרקי התחממותגם אם הן עונתיות. בכל פעם שהטמפרטורות עולות מעל נקודת הקיפאון, שיווי המשקל המכני של הקרחון מופרע, ותגובה זו יכולה להתעצם בהקשר של התחממות כדור הארץ מתמשכת.
שונות עונתית ושינויים ארוכי טווח
בנוסף לתיעוד האופן שבו קרח מאיץ עם חום, המחקר מזהה קשר בין ה משתנות ממוצעת (שינויי מהירות בתוך אותה שנה) ו- השונות משנה לשנה (ההבדלים משנה לשנה). קרחונים המציגים תנודות עונתיות בולטות מאוד נוטים, באופן כללי, להציג גם זרימה משתנה יותר בקנה מידה רב שנתי.
קשר זה חלש אך מדיד, ומרמז על כך שגורמים כגון צורת הקרחון, השיפוע ותצורת מערכת הניקוז התת-קרחונית הם משפיעים הן על הרגישות לעונות השנה והן על התגובה למגמות ארוכות טווח. אין בכך כדי לרמוז ששינוי עונתי ספציפי כשלעצמו יגרום לנסיגות בלתי הפיכות, אך הדבר מצביע על כך שגיאומטריות מסוימות רגישות יותר להתחממות.
המחברים מדגישים כי ה- תנודות של שנה אחת אינן מספיקות כדי להסביר את אובדן הקרח שהצטבר במהלך העשורים האחרונים. עם זאת, פעימה עונתית זו משמשת כרמז לאופן שבו הקרחון עשוי להגיב אם התנאים החמים יימשכו או יתחזקו. מערכת שכבר מאיצה עם עליות טמפרטורה קטנות עלולה לשנות את התנהגותה בצורה הרבה יותר קיצונית בתרחישים של התחממות עזה.
השילוב של נתונים עונתיים ונתונים שנתיים מספק בסיס שימושי לשיפור מודלים המנסים לחזות תרומת הקרחונים לעליית מפלס הים וסיכונים אחרים הקשורים להמסת הקרח, החל מ- היווצרות אגמים לא יציבים אפילו שינויים בזרימת נהרות ההרים.
סיכונים לגובה פני הים ולמים הזמינים
מסד הנתונים הגלובלי החדש מאשר מגמה שכבר תועדה: מסת הקרח של כדור הארץ מתכווצת בקצב מהיר ולכך יש השפעה ישירה על האוקיינוסים והמים המתוקים הזמינים. קצב אובדן הקרחונים ומשטחי הקרח יהיה גורם מכריע ב... התפתחות גובה פני הים לאורך כל המאה הזו.
בכל שנה, נסיגת הקרח מוסיפה נפח נוסף לאוקיינוסים, מה שמגדיל את סיכון להצפות וסחף חופיזה נכון במיוחד באזורי חוף צפופי אוכלוסין באירופה ובאזורים אחרים. ערים הממוקמות בדלתות או באזורים נמוכים חשופות לנחשולי סערה אגרסיביים יותר, אשר בשילוב עם מפלס פני הים גבוה יותר, עלולים להכפיל נזקים חומריים ואנושיים.
בתוך היבשות, קרחונים מתפקדים כ... עתודות מים מתוקים לטווח ארוךברכסי הרים באירופה ובאזורים אחרים בעולם, כמו האנדיםקרח מזין נהרות התומכים בשימושים חקלאיים והידרואלקטריים, ואפילו באספקת מים עירונית בתקופות יבשות. האובדן המואץ של מסת קרחונית עלול להתבטא, בטווח הבינוני, בזרימות נהרות לא סדירות יותר ובלחץ גדול יותר על משאבי המים.
המחקר מציע כי הבנת האופן שבו הקרחון מגיב ל... שינויי טמפרטורה עונתיים זה יכול לעזור לצפות מתי והיכן יתרחשו השינויים הפתאומיים ביותר באספקת המים. אזורים שנהנים כיום מהפשרת שלגים יציבה יחסית עלולים להתמודד, בעשורים הקרובים, עם פרקים של עודף זרימה לסירוגין עם תקופות של מחסור.
אירופה וההרים תחת המיקרוסקופ של הלוויין
למרות שלעבודה יש פרספקטיבה גלובלית, התוצאות רלוונטיות במיוחד עבור רכסי ההרים של אירופההיכן שקרחונים ממוזגים וקרים מתקיימים יחד בשטח קטן יחסית. מערכות כמו הרי האלפים, הפירנאים או הקרחונים האיסלנדיים מציגות בדיוק את התנאים הללו שבהם הטמפרטורות חוצות לעתים קרובות את נקודת הקיפאון.
בסביבות אלו, הדפוס המתואר על ידי המחקר - עם מהירויות שיא של קרח קשורות להמסה מוקדמת— מסייע להסביר מדוע חלק מהקרחונים האירופיים נסוגים כל כך מהר. בנוסף לאובדן עובי עקב התכה של פני השטח, החלקה יעילה יותר על פני הקרקע בתקופות חמות יותר מקדמת התאמה דינמית שמאיצה את דילולם.
עבור מדינות כמו ספרד, איפה ה קרחוני הרים גבוהים מצטמצמים כעת במידה ניכרת ומכיוון שהם נמצאים במצב קריטי, מידע לוויני הוא כלי לניטור מקרוב של שרידי הקרח האחרונים של הרי הפירנאים ולהערכת יציבותם. למרות שקרחונים אלה קטנים בהשוואה למערכות הקוטביות הגדולות, להיעלמותם יש השלכות אקולוגיות, הידרולוגיות ונופיות משמעותיות בקנה מידה מקומי ואזורי.
האפשרות להשוות ישירות את תגובת הקרחונים האירופיים לזו של אזורים ממוזגים אחרים - למשל, בצפון אמריקה או במרכז אסיה - מאפשרת לנו גם למקם את המתרחש ביבשת בנקודת מבט שונה. הקשר אקלימי רחב יותראם דפוסי ההאצה והבלימה חוזרים על עצמם, זהו סימן לכך שאותם כוחות פיזיקליים פועלים בתרחישים גיאוגרפיים שונים.
מה שנותר להבין לגבי קרח יבשתי
למרות כמות הנתונים הגדולה שנותחה, המחברים עצמם מודים כי הפיזיקה השולטת בזרימת הקרח נותרה מורכבת וזה לא לגמרי מובן. לוויינים מאפשרים לנו למדוד במדויק את תנועת הקרחון, אך לא תמיד קל לקשר כל שינוי במהירות לתהליך ספציפי המתרחש בתוכו או בבסיסו.
המחקר מסמן התקדמות חשובה בכך שהוא מציע מבט כמותי על דינמיקה עונתית כמעט בכל סוגי הקרחונים, אך זה משאיר שאלות פתוחות לגבי הבדלים אזוריים, המבנה הפנימי של הקרח והאופן המדויק שבו מערכות ניקוז תת-קרחוניות מאורגנות. פתרון הנעלמים הללו ידרוש שילוב של תצפיות מרחוק עם מדידות על הקרקע ושיפורים במודלים מספריים.
החוקרים מתעקשים על הצורך להמשיך ניטור קרחונים באמצעות כלי לוויין כדי להשיג סדרות זמן ארוכות יותר. רק בדרך זו ניתן יהיה להפריד בצורה ברורה יותר בין תנודות טבעיות - הקשורות לשונות אקלימית - לבין מגמות מתמשכות הקשורות להתחממות כדור הארץ הנגרמת על ידי בני אדם.
ככל שמשתלבים חיישנים חדשים וטכניקות ניתוח משתכללות, הקהילה המדעית בטוחה שתוכל לצפות טוב יותר. מתי והיכן יתרחשו השינויים הקריטיים ביותר ביציבות הקרח, הן בקווי הרוחב הקוטביים והן במערכות הרריות באירופה וביבשות אחרות.
התמונה שנוצרה לאחר כמעט עשר שנים של נתוני לוויין היא של מערכת קרחונים רגישה מאוד, אשר מקצבים עונתיים של האצה והאטה של קרח הם משקפים פגיעות גוברת להתחממות כדור הארץ; מינוף ידע זה לשיפור תחזיות והתאמת תוכניות יהיה המפתח להפחתת הסיכונים הקשורים להמסת קרח, החל מעליית מפלס הים ועד לניהול מים באזורים הרריים.
