Connect with us

Nauka

Naukowcy słuchają lodowców, aby odkryć tajemnice oceanów

Published

on

Uwaga redaktora: Call to Earth to inicjatywa CNN we współpracy z firmą Rolex. Michel André jest zdobywcą nagrody Rolex.



CNN

Pop, pop, pop: dźwięk lodowca. Duże, gęsto upakowane bryły lodu mogą wyglądać jak nieruchome masy, ale płyną i pękają, rosną i kurczą się, a procesy te wcale nie są ciche.

W rzeczywistości lód lodowcowy notorycznie musuje. Kostki z niej od dawna są używane na statkach wycieczkowych na Alasce, dodawane do whisky lub ginu z tonikiem, ponieważ lód emituje wyjątkowy syk, powoli uwalniając powietrze pod wysokim ciśnieniem, które było tam uwięzione przez setki, a czasem tysiące lat. .

Ale dźwięki wydawane przez lodowce można wykorzystać nie tylko do nowych kostek lodu. Z wiele lodowców na całym świecie kurczy się Z powodu kryzysu klimatycznego naukowcy analizują te odgłosy, aby dokładnie przewidzieć, jak szybko topnieje lód i co może to oznaczać dla wzrostu poziomu morza.

„Lodowce szybko się cofają, gdy atmosfera i ocean się ocieplają”, mówi Grant Deane, oceanograf badawczy w Scripps Institution of Oceanography w San Diego w Kalifornii. „Jeśli zamierzamy (przewidywać) wzrost poziomu morza… potrzebujemy sposobu na monitorowanie tych systemów lodowcowych, a podwodny dźwięk może być ważnym i interesującym sposobem, aby to zrobić”.

Deane, który pracował w dziedzinie dźwięków podwodnych od ponad dwóch dekad, wyjaśnia, że ​​istnieją dwa główne procesy, dzięki którym lodowce cofają się i oba wytwarzają wyraźny hałas. Jest „jasny, energetyczny dźwięk bąbelków eksplodujących w wodzie, gdy lód topi się”, mówi, co porównuje do fajerwerków lub skwierczącego bekonu. A potem jest „głęboki, złowieszczy huk” zdarzenia oderwania, gdy bryła lodu odrywa się od krawędzi lodowca, co, jak mówi, brzmi jak przedłużający się grzmot.

Oba wydarzenia mają miejsce na granicy, gdzie lód styka się z oceanem, zwykle bardzo niebezpiecznym dla ludzi obszarem. To jeden z powodów, dla których akustyka, którą można monitorować z daleka, może być tak cenna.

Wykorzystanie podwodnych dźwięków do przewidywania topnienia lodu jest wciąż stosunkowo nową dziedziną. W 2008 roku znany oceanograf Wolfgang Berger był współautorem artykułu w czasopiśmie naukowym Nauka o Ziemi który zaproponował wykorzystanie hydroakustyki (dźwięk w wodzie) do monitorowania lądolodów Grenlandii. To zainspirowało Deane’a – który już słuchał rozbijających się fal oceanicznych, aby zrozumieć, w jaki sposób gazy przenoszą się z morza do powietrza – do zwracania uszu na lodowce.

„Ponieważ poziom oceanu się podniesie, wpłynie to na dużą część naszej cywilizacji. Musimy być w stanie przewidzieć stabilność tych lądolodów, abyśmy mogli dobrze planować i dobrze żyć, gdy zmienia się nasze środowisko”, mówi.

Korzystając z podwodnych mikrofonów do rejestracji odgłosów cielenia się na lodowcu Hansa w Svalbard w północnej Norwegii, wraz z fotografią poklatkową, Deane i Oskar Głowacki z Polskiej Akademii Nauk wykazali, że wielkość utraty lodu można oszacować na podstawie hałasu powstaje, gdy góra lodowa wpada do oceanu. Ich odkrycia zostały opublikowane w pamiętnik kriosfery w 2020 roku.

Pęcherzyki powietrza mogą również ujawnić ważne informacje. „Jeśli możemy policzyć, ile bąbelków wydostaje się z lodu w danej jednostce czasu, możemy obliczyć, ile lodu się stopiło” – mówi Deane. To może być klucz do zrozumienia, ile lodu będzie się topić w przyszłości.

Powiązane: Energia jądrowa może być przyszłością rejsów ekspedycyjnych

Idea jest prosta, ale w praktyce nie jest prosta. Objętość pęcherzyków powietrza zmienia się w zależności od sposobu ich uwolnienia, mówi Deane, i istnieje możliwość, że poziomy hałasu różnią się między lodowcami ze względu na warunki geologiczne i lokalne.

Ale Dean Szukaj, skupiony głównie na Svalbardzie, pokazał, że natężenie dźwięku generowanego przez pęcherzyki powietrza wzrasta wraz ze wzrostem temperatury wody, pokazując, że objętość może być wskaźnikiem topnienia lodu. „Z każdą ekspedycją zbliżamy się do prawdziwej odpowiedzi, gdzie możemy zamienić te sygnały na potrzebne nam liczby” – mówi.

Istnieje już kilka różnych metod badania lodowców, a niektóre znacznie bardziej rozwinięte, w tym sejsmologia, fotografia satelitarna, sonar podwodny i radar penetrujący lód. Ale Deane twierdzi, że akustyka może uzupełniać te metody i zapewniać pewne korzyści.

Hydrofony (mikrofony podwodne) można rozmieszczać w lodowcowych fiordach i monitorować zdalnie w długich skalach czasowych. technologia działa przez cały rok i jest tańsza niż inne metody.

Słuchanie lodowców nie tylko pokazuje nam, jak się topią, ale może również nauczyć nas więcej o ekosystemie morskim. Glacjolog Erin Pettit wykorzystała technologię akustyczną, aby to ustalić fiordy lodowcowe to jedne z najgłośniejszych miejsc na oceanie, dzięki ciągłemu syczeniu bąbelków powietrza uwalnianych podczas topnienia lodu, a hałas ten może zapewnić schronienie ssakom morskim.

Pettit i jego zespół badaczy obserwowali, jak foki wpływały do ​​zatok lodowcowych na Alasce i Antarktydzie, prawdopodobnie po to, by chronić się przed drapieżnymi wielorybami, które nie lubią głośnych dźwięków.

„Ekosystem zmienia się wraz ze zmianą krajobrazu dźwiękowego”, mówi, dodając, że jeśli głośność wzrośnie lub spadnie, wystąpi efekt fali. „Jeśli lodowiec wyjdzie z fiordu, a w wodzie będzie mniej lodu, dźwięk powoli cichnie… wtedy nie będzie już głośno i nie będzie już bezpiecznym miejscem dla fok”. W ten sposób pomiary akustyczne mogą dostarczyć informacji o zmniejszaniu się populacji fok na tych obszarach.

Góry lodowe, które oderwały się pod koniec lodowca Le Conte na Alasce.

Pettit zauważa, że ​​dziedzina akustyki jest wciąż w powijakach, a aby zmierzyć długoterminowe zmiany w lodowcach, naukowcy będą musieli zebrać więcej danych dźwiękowych. Wierzy jednak, że technologia jest bardzo obiecująca.

„Dźwięk nie daje nam wszystkich odpowiedzi, ale zapewnia stosunkowo niedrogie i łatwe do wdrożenia środki do uchwycenia całego środowiska fiordów i lodowców”, mówi. Dodaje, że gdyby hydrofony były rozmieszczane przez dłuższy czas, mogłyby pomóc naukowcom zrozumieć „normalne” poziomy hałasu z lodowca i wykryć nienormalne dźwięki, które mogłyby wskazywać na niestabilność.

Powiązane: Naukowcy dokonują przełomu w wyścigu o ratowanie karaibskich koralowców

Celem Deane’a jest podążanie śladami nieżyjącego już Wolfganga Bergera i ustanowienie stacji długoterminowego monitoringu akustycznego na Grenlandii, aby pomóc w śledzeniu stabilności pokrywy lodowej, która może wzrosnąć poziom morza na 25 stóp jeśli topi się całkowicie.

„Chcę systemów rejestrujących, które działają z południa na północ wokół lodowców grenlandzkich”, mówi. „Pierwszą pracą jest upewnienie się, że rozumiemy dźwięki. Jeśli uda nam się udowodnić, że możemy to zrobić, możemy argumentować, że powinniśmy stale słuchać tych lodowców”.

„Przyszłość oceanów zależy od nas (ludzi)” – dodaje. „Musimy zacząć słuchać tego, co nam mówią”.

READ  Obchody Święta Dziękczynienia w tym roku - The New York Times
Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.