قطب جنوب چگونه در حال ذوب شدن است؟

باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی – لایه یخی قطب جنوب به طور متوسط ​​دو کیلومتر ضخامت دارد، تقریبا دو برابر مساحت استرالیا را پوشش می‌دهد و دارای آب شیرین کافی برای بالا بردن سطح آب دریا‌ها تا ۵۸ متر است.

 انتظار می‌رود از دست دادن یخ از این لایه، عامل اصلی افزایش سطح دریا تا سال ۲۱۰۰ باشد، با این حال سهم آن تا حد زیادی نامشخص است. در حالی که پیش بینی‌های مربوط به افزایش سطح دریا‌ها در این قرن قطعی است و طبق پیش بینی‌ها یخ در قطب جنوب از افزایش ۴۴ سانتی متری تا کاهش ۲۲ سانتی متری متغیر است.

بیشتر این ابهام به این دلیل است که فرآیند‌های اقیانوسی که سرنوشت گوشته را کنترل می‌کنند در مقیاس کوچکی رخ می‌دهند که اندازه گیری و مدل سازی آن ها دشوار است.

انقباض، نازک شدن و پسرفت

در حاشیه یخ‌های قطب جنوب، یخچال‌ها به اقیانوس جنوبی سرازیر می‌شوند و قفسه‌های یخی شناور را تشکیل می‌دهند، این قفسه‌های یخی به عنوان یک سنگ بستر عمل می‌کنند و با کوچک شدن ورقه یخی را تثبیت می‌کنند.

اقیانوس در حال ذوب شدن از ناحیه ردیف‌های یخی از پایین است، فرآیندی که به عنوان ذوب پایه شناخته می‌شود.

همچنین وضعیت مذکور عمیق‌ترین جریان در گردش جهانی واژگونی را کاهش داد، سیستمی از جریان‌های اقیانوسی که آب را در سراسر جهان به گردش در می‌آورد و مانند یخچال‌های طبیعی که آن را تغذیه می‌کنند، ردیف‌های یخی عظیم هستند.

با این حال، فرآیند‌های اقیانوسی که ذوب پایه و سرنوشت کل ورقه یخ قطب جنوب را کنترل می‌کنند، در مقیاس میلی‌متر اتفاق می‌افتند و در لایه نازکی از اقیانوس، درست زیر یخ اتفاق می‌افتند.

مطالعه این لایه با استفاده از تکنیک‌های دیگر مانند شبیه‌سازی کامپیوتری نیز یک چالش بزرگ است آیا اقیانوس قفسه یخ در قطب جنوب را آب می‌کند؟

مدل سازی در مقیاس میکرو

شبیه‌سازی رایانه‌ای فرآیند‌های اقیانوسی جدید نیست، اما اخیراً شبیه‌سازی لایه مرزی یخ-اقیانوس ممکن شده است؛ زیرا منابع محاسباتی رشد کرده و هزینه کمتری دارند.

بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی در سراسر جهان به این مشکل پرداخته‌اند و جریان اقیانوسی در مقیاس کوچک را که گرمای لازم برای ذوب شدن یخ را تامین می‌کند، مدل‌سازی کرده‌اند.

محققان به دنبال ارتباطی بین آنچه اقیانوس انجام می‌دهد و سرعت آب شدن یخ‌ها هستند. تا کنون آن ها نه تنها یک، بلکه چندین رابطه را کشف کرده‌اند که هر کدام به یک «سیستم» متفاوت اشاره می‌کنند.

شرایط اقیانوس (دما، محتوای نمک و سرعت جریان‌های اقیانوسی) و شکل یخ تعیین می‌کند که کدام سیستم ذوب اعمال شود.

شکل ورقه یخ کلیدی است؛ زیرا آب مذاب سبکتر از اقیانوس است، مانند هوای گرمی که در بالای یک اتاق جمع می‌شود، آب مذاب تازه سرد در حفره‌های سطح پایین صفحه یخ جمع می‌شود و یخ را از آب اقیانوس جدا کرده و روند آب شدن آن را کند می کند.

برای یخ‌های شیبدار، اثر عایق بسیار کمتر است. جریان فعال آب ذوب در زیر یخ‌های شیبدار باعث می‌شود که با آب گرمتر اقیانوس مخلوط شود که جریان‌های سریع اقیانوسی اثر مشابهی دارند و گرما را به یخ منتقل می‌کنند.

ربات‌های مجهز به سونار

اخیراً، ربات‌های اقیانوسی از جمله ربات‌های زیردریایی مستقل و کاوشگر‌های متصل به هم که با حفاری در یخ مستقر شده‌اند، داده‌های بی‌سابقه‌ای در مورد محیط زیر قفسه‌های یخی ارائه کرده‌اند.

این ربات‌ها با استفاده از سونار و دوربین ها، یک «منظره یخی» عجیب و جذاب را در قسمت زیرین قفسه‌های یخی نشان دادند.

این مناظر یخی از ویژگی‌های یخی زیادی تشکیل شده است که اندازه آن ها از سانتی متر تا کیلومتر متغیر است که برخی از آها مانند شکاف‌های شیبدار در اثر ترکیدن یخ ایجاد می‌شوند.

سایر ویژگی‌ها، مانند فرورفتگی‌های سینوسی در یخ (که اغلب به آن ها صدف گفته می‌شود)، تراس‌های پلکانی، اسکوپ‌های صدف مانند و کانال‌های پایه بزرگ‌تر، تصور می‌شود که در اثر فرآیند‌های ذوب ایجاد می‌شوند.

این دانش جدید از ذوب از طریق شبیه سازی‌های کامپیوتری و رباتیک، این ویژگی‌ها و نحوه شکل گیری آن ها را روشن می‌کند.

وجود سیستم‌های ذوب به توضیح توسعه تراس‌های شیب دار یا این که چرا ویژگی‌های مختلف در قسمت‌های متمایز یک قفسه یخی ظاهر می‌شود کمک می‌کند.

هنوز دقیقاً مشخص نیست که برخی از این ویژگی‌ها چگونه شکل می‌گیرند و شبیه‌سازی‌های جدیدی که به مرز آب یخ اجازه می‌دهد در طول زمان حرکت کند، رفتار «خود مجسمه‌سازی» ذوب یخ‌ها را نشان می‌دهد، شبیه به نحوه تشکیل و حرکت تپه‌های شنی در بیابان. با این حال، مدل‌های کامپیوتری جدید برای شبیه سازی مورد نیاز است.

منبع: youm7