แผ่นน้ำแข็งที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลกกำลังละลายจากล่างขึ้นบน และสร้างความร้อนจำนวนมากจากไฟฟ้าพลังน้ำ
นักวิจัยได้สังเกตเห็นอัตราการละลายที่สูงมากที่ด้านล่างของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ ซึ่งเกิดจากปริมาณน้ำที่หลอมละลายจำนวนมากตกลงมาจากพื้นผิวสู่ฐาน เมื่อน้ำที่หลอมละลายตกลงมา พลังงานจะถูกแปลงเป็นความร้อนในกระบวนการเช่นไฟฟ้าพลังน้ำที่เกิดจากเขื่อนขนาดใหญ่
ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ นำโดยมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ พบว่าผลกระทบของน้ำที่ละลายจากพื้นผิวของแผ่นน้ำแข็งไปยังเตียง – หนึ่งกิโลเมตรหรือต่ำกว่านั้น – เป็นแหล่งความร้อนที่ใหญ่ที่สุดรองจากที่ใหญ่เป็นอันดับสองของโลก แผ่นน้ำแข็งทำให้เกิดอัตราการละลายที่ฐานสูงอย่างน่าอัศจรรย์
ผลการหล่อลื่นของน้ำแข็งละลายมีผลอย่างมากต่อการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งและปริมาณของน้ำแข็งที่ปล่อยลงสู่มหาสมุทร แต่การวัดสภาพโดยตรงภายใต้กิโลเมตรของน้ำแข็งนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรีนแลนด์ที่ธารน้ำแข็งเป็นหนึ่งในกลุ่มที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดในโลก
การขาดการวัดโดยตรงนี้ทำให้ยากต่อการทำความเข้าใจพฤติกรรมแบบไดนามิกของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์และคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงในอนาคต ด้วยการสูญเสียน้ำแข็งที่เชื่อมโยงกับทั้งการละลายและการปลดปล่อย ตอนนี้แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์เป็นผู้มีส่วนร่วมเพียงคนเดียวที่ใหญ่ที่สุดในระดับน้ำทะเลทั่วโลก
ตอนนี้ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Proceedings of the National Academy of Sciences ทีมงานที่นำโดยเคมบริดจ์ได้พบว่าพลังงานความโน้มถ่วงของการหลอมละลายที่พื้นผิวจะถูกแปลงเป็นความร้อนเมื่อถูกถ่ายโอนไปยังฐานผ่านรอยแตกขนาดใหญ่ในน้ำแข็ง .
ในแต่ละฤดูร้อน ทะเลสาบและลำธารที่หลอมละลายหลายพันแห่งก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและแสงแดดในแต่ละวันเพิ่มขึ้น ทะเลสาบหลายแห่งเหล่านี้ไหลลงสู่ก้นแผ่นน้ำแข็งอย่างรวดเร็ว ตกผ่านรอยแตกและรอยร้าวขนาดใหญ่ซึ่งก่อตัวในน้ำแข็ง ด้วยการจ่ายน้ำอย่างต่อเนื่องจากลำธารและแม่น้ำ การเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวกับเตียงมักจะเปิดอยู่
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ RESPONDER ที่ได้รับทุนจากสหภาพยุโรป ศาสตราจารย์พอล คริสทอฟเฟอร์เซน จากสถาบันวิจัย Scott Polar ของเคมบริดจ์ ได้ทำการศึกษาทะเลสาบที่ละลายน้ำเหล่านี้ สาเหตุและสาเหตุที่ทำให้พวกมันระบายออกอย่างรวดเร็ว และผลกระทบที่มีต่อพฤติกรรมโดยรวมของแผ่นน้ำแข็งทั่วโลก อุณหภูมิยังคงสูงขึ้น
งานปัจจุบันซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก Aberystwyth University เป็นสุดยอดของการศึกษาเจ็ดปีที่มุ่งเน้นไปที่ Store Glacier ซึ่งเป็นหนึ่งในร้านค้าที่ใหญ่ที่สุดจากแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์
“เมื่อศึกษาการละลายของแผ่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็ง เราจะพิจารณาแหล่งที่มาของความร้อน เช่น การเสียดสี พลังงานความร้อนใต้พิภพ ความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาในที่ที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง และการสูญเสียความร้อนสู่น้ำแข็งด้านบน” คริสทอฟเฟอร์เซนกล่าว “แต่สิ่งที่เราไม่ได้ดูจริงๆ คือความร้อนที่เกิดจากตัวละลายน้ำละลายเอง มีพลังงานโน้มถ่วงจำนวนมากสะสมอยู่ในน้ำซึ่งก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวและเมื่อมันตกลงมา พลังงานจะต้องไปที่ไหนสักแห่ง”
ในการวัดอัตราการหลอมละลายพื้นฐาน นักวิจัยได้ใช้เสียงสะท้อนคลื่นวิทยุที่ไวต่อเฟส ซึ่งเป็นเทคนิคที่พัฒนาขึ้นใน British Antarctic Survey และเคยใช้กับแผ่นน้ำแข็งที่ลอยอยู่ในทวีปแอนตาร์กติกามาก่อน
“เราไม่แน่ใจว่าเทคนิคนี้จะใช้ได้กับธารน้ำแข็งที่ไหลเร็วในกรีนแลนด์ด้วย” ดร. ทุน แจน ยัง ผู้เขียนคนแรก ซึ่งติดตั้งระบบเรดาร์บน Store Glacier ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปริญญาเอกที่เคมบริดจ์กล่าว “เมื่อเทียบกับทวีปแอนตาร์กติกา น้ำแข็งเปลี่ยนรูปเร็วมากและมีน้ำละลายในฤดูร้อนมาก ซึ่งทำให้งานซับซ้อนขึ้น”
อัตราการหลอมเหลวพื้นฐานที่สังเกตได้ด้วยเรดาร์มักจะสูงเท่ากับอัตราการหลอมที่วัดบนพื้นผิวด้วยสถานีตรวจอากาศ อย่างไรก็ตาม พื้นผิวได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ในขณะที่ฐานไม่ได้รับพลังงาน เพื่ออธิบายผลลัพธ์ นักวิจัยเคมบริดจ์ร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซและการสำรวจทางธรณีวิทยาของเดนมาร์กและกรีนแลนด์
นักวิจัยคำนวณว่าน้ำละลายมากถึง 82 ล้านลูกบาศก์เมตรถูกถ่ายโอนไปยังเตียงของ Store Glacier ทุกวันในช่วงฤดูร้อนปี 2014 พวกเขาประเมินพลังงานที่เกิดจากน้ำที่ตกลงมาในช่วงระยะเวลาที่ละลายสูงสุดนั้นเทียบได้กับพลังงานที่ผลิตโดย เขื่อนสามโตรกในจีน โรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก ด้วยพื้นที่หลอมละลายที่ขยายเกือบหนึ่งล้านตารางกิโลเมตรในช่วงฤดูร้อน แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์จึงผลิตไฟฟ้าพลังน้ำได้มากกว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก 10 แห่งรวมกัน
“จากสิ่งที่เราเห็นในละติจูดสูงในแง่ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ไฟฟ้าพลังน้ำรูปแบบนี้สามารถเพิ่มเป็นสองเท่าหรือสามเท่าได้อย่างง่ายดาย และเรายังไม่รวมตัวเลขเหล่านี้เมื่อเราประเมินการมีส่วนร่วมของแผ่นน้ำแข็งต่อการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล” คริสตอฟเฟอร์เซ่นกล่าว
เพื่อตรวจสอบอัตราการหลอมละลายพื้นฐานที่สูงซึ่งบันทึกโดยระบบเรดาร์ ทีมงานได้รวมการวัดอุณหภูมิอิสระจากเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในหลุมเจาะที่อยู่ใกล้เคียง ที่ฐาน พวกเขาพบว่าอุณหภูมิของน้ำสูงถึง +0.88 องศาเซลเซียส ซึ่งอุ่นอย่างไม่คาดคิดสำหรับฐานแผ่นน้ำแข็งที่มีจุดหลอมเหลว -0.40 องศา
คริสตอฟเฟอร์เซนกล่าวว่า “การสังเกตการณ์หลุมเจาะยืนยันว่าน้ำที่หลอมละลายจะร้อนขึ้นเมื่อกระทบกับเตียง “เหตุผลก็คือระบบระบายน้ำพื้นฐานมีประสิทธิภาพน้อยกว่ารอยร้าวและท่อร้อยสายที่นำน้ำผ่านน้ำแข็งมาก ประสิทธิภาพการระบายน้ำที่ลดลงทำให้เกิดความร้อนจากแรงเสียดทานภายในตัวน้ำ เมื่อเราเอาแหล่งความร้อนนี้ออกจากการคำนวณ ค่าประมาณอัตราการหลอมเหลวตามทฤษฎีจะมีขนาดเต็มสองคำสั่ง ความร้อนที่เกิดจากน้ำที่ตกลงมากำลังละลายน้ำแข็งจากด้านล่างขึ้นบน และอัตราการละลายที่เรารายงานนั้นไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน”
การศึกษานำเสนอหลักฐานที่เป็นรูปธรรมชิ้นแรกเกี่ยวกับกลไกการสูญเสียมวลน้ำแข็ง ซึ่งยังไม่รวมอยู่ในการคาดการณ์การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลทั่วโลก แม้ว่าอัตราการหลอมเหลวที่สูงจะจำเพาะต่อความร้อนที่เกิดขึ้นในเส้นทางระบายน้ำใต้น้ำแข็งที่มีน้ำผิวดิน แต่ปริมาณน้ำผิวดินที่ผลิตในกรีนแลนด์ก็มหาศาลและเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และเกือบทั้งหมดระบายไปที่เตียง
การวิจัยได้รับการสนับสนุนบางส่วนโดยสหภาพยุโรปและสภาวิจัยแห่งยุโรป
อ้างอิง:
Tun Jan Young et al. ‘การละลายอย่างรวดเร็วของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์จากการระบายน้ำที่ผิวน้ำละลาย’ การดำเนินการของ National Academy of Sciences (2022) ดอย: 10.1073/pnas.2116036119
ภาพถ่ายโดย Poul Christoffersen และ Tom Chudley
ข้อความในงานนี้ได้รับอนุญาตภายใต้ Creative Commons Attribution 4.0 International License
