جواد فراهانی لایه یخی قطب جنوب به طور میانگین دارای ضخامت دو کیلومتر می باشد که تقریباً دو برابر مساحت استرالیا را در بر می گیرد و مقدار فراوانی آب شیرین دارد که می تواند سطح دریاها را تا ۵۸ متر بالا ببرد.
انتظار می رود که از دست رفتن یخ از این لایه، عاملی اساسی برای افزایش سطح دریا تا سال ۲۱۰۰ باشد، اما با این حال، سهم حقیقی آن هنوز تا حدود زیادی مبهم است. با اینکه پیش بینی ها در رابطه با افزایش سطح دریا در این قرن از نظر وجودی روشن است، داده ها نشان می دهد که ذوب یخ در قطب جنوب می تواند به سطحی بین ۴۴ سانتی متر تا کاهش ۲۲ سانتی متر منجر شود.
بیشتر ابهامات موجود به این دلیل است که فرآیندهای اقیانوسی که تاثیرگذار بر سرنوشت لایه یخ هستند، در مقیاس کوچک و در محیطی که اندازه گیری و مدل سازی آنها دشواری هایی را به همراه دارد، واقع می شوند.
انقباض، نازک شدن و پسرفت
یخچال ها در نواحی حاشیه ای قطب جنوب به سمت اقیانوس جنوبی حرکت می کنند و قفسه های یخی شناور را شکل می دهند، این قفسه های یخی به عنوان پایه ای عمل کرده و با کوچک شدن ورقه های یخی، به تثبیت آنها کمک می کنند.
اقیانوس به تدریج از ناحیه زیرین یخچال ها ذوب می شود که به این فرآیند «ذوب پایه» گفته می شود.
این وضعیت همچنین باعث کاهش عمیق ترین گردش های اقیانوسی جهانی شده است، که سیستمی از جریانات اقیانوسی است که آب را در سطح جهانی جابجا می کند و به مانند یخچال های طبیعی تغذیه ی آن است.
با این حال، فرآیندهای اقیانوسی که به ذوب پایه و سرنوشت کلی ورقه یخ در قطب جنوب مربوط می شوند، در مقیاس میلی متری اتفاق می افتند و در یک لایه نازک از اقیانوس که درست زیر یخ قرار دارد، شکل می گیرند.
تحقیق بر روی این لایه با استفاده از تکنیک های متفاوت مانند شبیه سازی های کامپیوتری، چالشی بزرگ به حساب می آید. آیا اقیانوس واقعاً قفسه یخ را ذوب می کند؟
مدل سازی در مقیاس میکرو
شبیه سازی های کامپیوتری فرآیندهای اقیانوسی چیز جدیدی نیستند، اما اخیراً امکان شبیه سازی لایه مرزی یخاقیانوس فراهم شده است؛ زیرا فناوری های محاسباتی پیشرفت کرده و هزینه های آنها کاهش یافته است.
بسیاری از گروه های تحقیقاتی در سطح جهانی مشغول بررسی این مشکل بوده و جریان های اقیانوسی در مقیاس ریز که گرمای ضروری برای ذوب یخ را فراهم می کنند، مدل سازی کرده اند.
محققان در جستجوی ارتباطی میان فعالیت های اقیانوس و سرعت ذوب یخ ها هستند. تاکنون آنها نه تنها یک مورد بلکه چندین رابطه را شناسایی کرده اند که هر کدام به یک «سیستم» مجزا اشاره دارند.
شرایط اقیانوس (شامل دما، میزان شوری و سرعت جریان های اقیانوسی) و شکلی که یخ به خود می گیرد، معین می کند که کدام سیستم برای ذوب به کار گرفته شود.
شکل ورقه یخ از اهمیت ویژه ای برخوردار است؛ چراکه آب مذاب سبکتر از آب اقیانوس بوده و در مناطق کم عمق یخ تجمع می کند، و این امر به همراه به وجود آمدن یک لایه عایق، روند ذوب را کند می سازد. در مقابل، برای یخ های شیبدار، اثر عایق به مراتب کمتر است. جریان های آب مذاب در زیر یخ های شیبدار به شدت با آب گرم اقیانوس ترکیب می شود و جریانات سریع اقیانوسی اثر مشابهی داشته و گرما را به یخ منتقل می کنند.
ربات های مجهز به سونار
به تازگی، ربات های اقیانوسی، از جمله ربات های زیر دریایی خودمختار و کاوشگرهای متصل به یکدیگر که در یخ مستقر شده اند، اطلاعات بی نظیری در مورد محیط زیر قفسه های یخی فراهم کرده اند.
این ربات ها با به کار بردن سونار و دوربین ها، نمای فوق العاده و جالبی از قسمت زیرین قفسه های یخی به تصویر کشیده اند.
این مناظر یخی شامل طیف وسیعی از ویژگی های یخی هستند که اندازه آنها از سانتی متر تا کیلومتر متغیر است و برخی از آنها به علت ترکیدن یخ به وجود آمده اند.
سایر ویژگی ها مانند فرورفتگی های سینوسی که به آنها معمولاً صدف می گویند، تپه های پلکانی، شکاف های شبیه صدف و لایه های پایه بزرگ تر، تصور می شود که در اثر فرآیندهای ذوب شکل گرفته اند.
این اطلاعات جدید حاصل از ذوب، از طریق شبیه سازی های کامپیوتری و رباتیک، به درک ویژگی ها و روش های شکل گیری آنها کمک می کند.
وجود سیستم های ذوب به تبیین چرایی شکل گیری تراس های شیب دار و دلایل ظهور ویژگی های مختلف در نقاط متفاوت یک قفسه یخی کمک می کند.
هنوز به درستی مشخص نیست که برخی از این ویژگی ها چگونه شکل گرفته اند و شبیه سازی های جدیدی که به حاشیه آب یخ اجازه حرکت در طول زمان را می دهند، رفتار «خود مجسمه سازی» یخ ها را نشان می دهند، مشابه نحوه شکل گیری و جابجایی تپه های شنی در بیابان. ولی در هر صورت، به مدل های کامپیوتری جدیدی برای شبیه سازی نیاز است.
youm7