תרומתה של גבישיית הקרח הימי למעטה השלג הארקטי

סיפור מוסתר בשלג הארקטי

השלג שמכסה את קרח הים הארקטי עשוי להיראות כמו יריעה לבנה פשוטה, אך המחקר הזה מראה שהוא גדל בשקט מלמטה ולא רק מהשמים. במקום להיות רק גשם קפוא, חלק מהשלג הוא למעשה קרח ימי ממוחזר שהתאדה והקפא מחדש במעלה. הבנת החלופה המוסתרת הזו בין קרח הים והשלג חשובה כיוון שהיא משפיעה על כמות האור שמשתקפת, על תנועת הגזים בין הים לאוויר, ועל האופן שבו אנו חוזים שינויי אקלים עתידיים בארקטיקה שמתחממת במהירות.

שלג שגדל מהקרח כלפי מעלה

השלג על קרח הים שוכן בין שני עולמות שונים מאוד: אטמוספרה קפאית מעל ומי אוקיינוס יחסית חמים מתחת. הניגוד בטמפרטורות הזה יוצר הפרשי טמפרטורה חזקים לאורך הגובה בשלג, שמניעים אדי מים לזרום מעלה מהקרח. כאשר אדים אלה עוברים דרך החללים הזעירים שבשלג ומקפאים מחדש, הם מעצבים מחדש את גבישי השלג למבנים גדולים ועדינים יותר הידועים כ-depth hoar. עבודות קודמות בקרקעות טונדרה רמזו כי קרח קרקע יכול להוסיף מעט מסה לשלג שמעליו, אך עד היום איש לא כמת תהליך זה מעל קרח ים נודד בארקטיקה.

בעקבות מסלול המים הכבדים

החוקרים הצטרפו למסע MOSAiC שנמשך שנה, שנדד עם קרח ה-pack הארקטי בין סוף 2019 לאביב 2020. בלמעלה ממאה אתרים מסומנים על משטח קרח מרכזי, הם חפרו שוב ושוב בורות שלג ומדדו עומק שלג, צפיפות וטמפרטורה ממעטפת פני השטח ועד למגע שלג–קרח. החשוב מכל, הם אספו יותר מ-500 דגימות שלג והרבה לבבות קרח ימי לניתוח "טביעות האצבע" הטבעיות של מולקולות המים: צורות כבדות וקלות של מימן וחמצן. מכיוון שלקרח ימי ולגבי-שלג יש חתימות איזוטופיות מובחנות, כל הוספת אדי מים מהקרח לתוך השלג מותירה סימן זיהוי ביחסים אלה.

עדות לכך שהשלג מוזן מלמטה

המדידות גילו שהפרשי הטמפרטורה בתוך השלג היו לעתים קרובות חזקים מאוד, כאשר רוב הבורות עברו את הסף שבו מצופים צמיחה גבישית מהירה ותנועה של אדים. כמעט בכל פרופיל אנכי של שלג, כמה הסנטימטרים התחתונים — ממש מעל הקרח — היו עשירים יותר בחמצן כבד מהשכבות העליונות, וקרובים יותר בהרכבם לקרח הימי שמתחתם. בו זמנית, שכבת השלג התחתונה נטתה להפוך לפחות צפופה ועל פי המבנה, בהתאמה לזרימת אדים מעלה ולגבישיות מחדש. מדד איזוטופי נוסף שנקרא חריגת דוטריום (deuterium-excess) סייע לשלול הסברים אחרים כמו זיהום מלחי מריסוס ימי או הצפה, וחיזק את המסקנה שהאות נוצר מאדי מים שעולים מהקרח.

כמה מהשלג מגיע מהקרח הימי?

כדי לאמוד כמה מהשלג אכן מקורו כקרח ימי, הצוות שילב שתי גישות משלימות. ראשית, הם השתמשו בתוצאות מניסויי מעבדה מבוקרים, שבהם שלג מעל לוח קרח נחשף לגרדיאנט טמפרטורה ידוע ואובדן הקרח הועקב בקפידה. על ידי סקלת מערכת זו עם הטמפרטורות ותנאי האידוי שנמדדו בפועל במהלך MOSAiC, הם חישבו כמה קרח היה צריך לסבול מסובלימציה ולהיתקע מחדש בשלג. חישוב זה הניב שיווי ערך של כ-4 סנטימטרים של עומק שלג שנוסף מלמטה במשך החורף. שנית, הם החילו מודל ערבוב פשוט על נתוני האיזוטופים, שטיפל בשלג גשמי האטמוספרי ובקרח הימי כשני קומפוננטים קיצוניים. ניתוח זה הציע תרומה אפילו גדולה יותר: בממוצע, כשליש ממסת השלג, המקביל לכ-6 סנטימטרים של שלג, ניתן לעקוב חזרה לקרח ימי שמוצק מחדש.

מדוע זה חשוב בארקטיקה החמה

למרות שכל אומדן מלווה בחוסר ודאות, יחד הם מראים שקרח הים אינו רק בבחינת פלטפורמה לשלג, אלא גם ספק פעיל שלו. ככל שהארקטיקה ממשיכה להתחמם ומשקעים, רוחות וגרדיאנטים טמפרטורליים משתנים, הצמיחה המוסתרת הזו מלמטה תשפיע על עובי וצפיפות השלג, על קלות המוליכות של חום מהאוקיינוס, ועל האופן שבו זיהומים וחומרים כימיים מאוחסנים או משוחררים. עבור קוראים שאינם מומחים, המסר המרכזי הוא שמעטה השלג הארקטי בנוי בחלקו מקרח ימי ממוחזר, והכרת התהליך הזה תעזור לשפר מודלי אקלים, פרשנויות לווייניות והבנה רחבה יותר של תגובת האוקיינוס המצופה לקרקע לשינויי אקלים.

ציטוט: Macfarlane, A.R., Mellat, M., Dadic, R. et al. The contribution of sea-ice recrystallization to the Arctic snowpack. Nat Commun 17, 2429 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68762-0

מילות מפתח: שלג ארקטי, קרח ימי, אדי מים, איזוטופים יציבים, שינוי אקלים