Морской лед припая: самый важный лед, о котором вы никогда не слышали

Протяженность морского льда Антарктики резко сократилась в течение 2023 года, и его быстрая потеря удивила ученых всего мира. Между тем, внимание обращается на важность припайного морского льда (припая), который «прижат» к антарктическому побережью и вокруг него, как ремень безопасности вокруг континента.

Как подчеркивается в недавнем исследовании, опубликованном в журнале «Обзоры геофизики», припай сам по себе переживает упадок, что является плохой новостью для широкого спектра процессов в системе Земли, связанных с ним. Мы попросили некоторых авторов дать обзор припая, того, как его изучают ученые и что еще неизвестно.

Проще говоря, что такое припай и где он встречается?

Припай, также ошибочно сокращенно называемый «припаем» (несмотря на то, что он не движется!), представляет собой морской лед, который образовался из замерзшей морской воды, но не движется под действием течений и ветров, в отличие от пакового льда. Припай может быть прикреплен либо к самой береговой линии, либо, как правило, к айсбергам, садящимся на мель на относительно мелком антарктическом континентальном шельфе, на глубинах до 400 метров. Обычно он образует прерывистую полосу вокруг береговой линии Антарктики шириной от 50 до 200 километров. Его площадь обычно колеблется от 221 000 до 601 000 км2, поэтому он составляет значительную часть общего морского льда (от 3 до 19 миллионов км2).

Почему важно понимать отличие припая от других форм морского льда?

Припай играет совершенно разные роли в физических, биогеохимических и экологических системах по сравнению с паковым льдом. Например, из-за своей неподвижности припай:

Что мы знаем о формировании, эволюции и распаде припая?

Теперь у нас есть набор спутниковых данных за 18 лет непрерывных наблюдений за крупномасштабной протяженностью антарктического припая (с 2000 по 2018 год). По этому набору данных мы можем определить время образования припая, максимум, распад и минимум. Однако различение пакового льда и припая по-прежнему в основном осуществляется вручную, т.е. исследователю требуется значительное время для «картирования» припая, что снижает объективность карт.

В локальном масштабе у нас есть измерения временных рядов образования и разрушения припая на станциях баланса ледяной массы в ограниченном количестве мест по всему континенту – однако они, как правило, обнаруживаются в «гладком» припае, а это означает, что Припай (т.е. образующийся, когда паковый лед скрепляется береговыми ветрами) плохо изучен. В целом наблюдения за припаем носят прерывистый, редкий и недостаточно описанный характер.

Почему на сегодняшний день большинство исследований сосредоточено на арктическом, а не на антарктическом припае?

Ряд факторов позволили нам лучше понять арктический припай, в том числе:

Какие различные методы использовались для наблюдения и измерения антарктического припая за последнее столетие?

Самые ранние сведения об антарктическом припае относятся к героической эпохе исследований. Райт и Пристли (1922) точно нанесли на карту припай, встреченный в экспедиции Терра Нова (1910–1913), и прокомментировали различия между «гладким» и «грубым» припаем. В настоящее время припай измеряют как на месте, так и дистанционно (как с самолетов, так и с космических приборов).

Измерения на месте включают наблюдения за балансом массы льда для определения путей роста припая, а также взятие кернов для измерения структуры и химического состава припая. Дистанционные измерения включают спутниковое картографирование, а также измерения его мощности с использованием альтиметрических и других методов. Недавно была разработана и использована на арктическом побережье Аляски наземная радиолокационная интерферометрия для мониторинга динамики припая, но в Антарктиде она еще не использовалась.

Каким образом дистанционное зондирование позволило получить более качественные данные и по-новому взглянуть на распределение, сезонность и толщину припая?