טופוגרפיה ערוצית מגדילה את הרגישות להיתוך של מדפים קרח אנטארקטיים קרים

מדוע נהרות חבויים מתחת לקרח חשובים לחופינו

הרחק מתחת למרחב הלבן הסורר של מדפי הקרח של אנטארקטיקה, האוקיינוס מעצב בשקט את הקרח מתחתיתו. המחקר הזה מראה כי חריצים ארוכים בדמוי מנהרה החתוכים בבסיסם של כמה מדפי קרח קרים במזרח אנטארקטיקה יכולים לפעול כלכידות עבור מים עמוקים מעט חמים. זה גורם למדפים אלה להתמוסס מהר הרבה יותר ממה שניתן היה לצפות בהתחשב בסביבתם הקפואה, עם השלכות אפשריות לעליית מפלס הים העולמית.

The giant ice dam holding back the sea

שכבת הקרח של אנטארקטיקה מכילה כ־70% ממי המתוקים של כדור הארץ, די כדי להעלות את מפלס הים העולמי במטרים רבים אם תתמזג לאוקיינוס. מדפי קרח צפים מקיפים חלק ניכר משכבה זו ופועלים כעמודים — מעצורים טבעיים שמאטו את זרימת הקרח המוצק אל הים. בעשורים האחרונים, הידלדלות וחלשות של מדפים אלה בעקבות התכה מונעת-אוקיינוס הפכו למניע מרכזי של אובדן הקרח נטו באנטארקטיקה. עם זאת, הפרטים של האופן שבו האוקיינוס ממיס את החלק התחתון המסובך של מדפי הקרח נשארים בלתי מובנים, במיוחד באזורים שבהם המים שבחללים קרובים לנקודת הקפאון.

חריצים חבויים מתחת לקרח

רבים ממדפי הקרח האנטארקטיים מכילים ערוצי בסיס — תעלות מוארכות שיכולות להיות ברוחב של כמה קילומטרים ובעומק של מאות מטרים, ונמשכות לעשרות עד מאות קילומטרים מקו העיגון לכיוון חזית הקרח. ערוצים אלה מפזרים את ההיתוך: אזורים מסוימים נחלשים במהירות בעוד שהקרח השכן כמעט ואינו נמס או אפילו קופא מחדש. באזורים עם מים חמים במערב אנטארקטיקה ידוע כי ערוצים כאלה מרוכזים בהיתוך ויכולים להחליש מדפים. אבל תכונות דומות קיימות גם מתחת למדפים הקרים של מזרח אנטארקטיקה, שבהם שיעורי ההיתוך בדרך כלל נמוכים ונגישות למים עמוקים וחמים מוגבלת. עד כה לא היה ברור האם החריצים האלה מייצבים מדפים כאלה על ידי מיקוד היתוך, או מדלדלים אותם על ידי יצירת נקודות תורפה מבניות.

מעבדה דיגיטלית מתחת לפימבוליסן

המחברים מתמקדים במדף הקרח פימבוליסן במזרח אנטארקטיקה, מערכת יחסית קרה שבה חלל האוקיינוס בדרך כלל מלא ב"מיי חורף" קרובים להקפאה. באמצעות מודל אוקיינוס ברזולוציה גבוהה, הם מדמים את החלל הן עם תחתית גסה וריאליסטית הכוללת ערוצים עמוקים, והן עם תחתית חלקה מלאכותית שמסירה אותם. לאחר מכן הם בודקים כל גאומטריה בשני מצבי אוקיינוס: מצב קר שבו כמעט ואין כניסה של מים עמוקים חמים לחלל, ומצב חם שבו חדירה מתונה של מים עמוקים מעגליים (Circumpolar Deep Water) — שעדיין מעט מעל לנקודת ההקפאה המקומית — מגיעה לחלקים העמוקים של המדף. זה מאפשר להם לבודד כיצד טופוגרפיה בקנה מידה קטן מתקשרת עם התחממות עדינה של האוקיינוס.

מים חמים נלכדים בחריצים

הסימולציות מראות שכאשר תחתית הקרח ערוצית, המים העמוקים החמים הנכנסים לא מחליקים סתם על פני. במקום זאת הם משתנים כשהם מתערבבים וממיסים את הקרח, ומתמירים למים מתוקים יותר ובעלי ציפה גבוהה יותר תוך שהם נשארים יחסית חמים. באזור הקרח העמוק, המים המותמרים עולים לתוך הערוצים ונלכדים בקרבת הראשים שלהם, ויוצרים סיבוב מקומי של החלפה. זרימה מהירה יותר לאורך קירות הערוץ מגדילה העברת חום טורבולנטית, ונוכחות מים חמים קרוב לקרח מאיצה עוד יותר את ההיתוך. בתנאים חמים, קצב ההיתוך בתוך הערוצים יכול לגדול ביותר מעשרה מטרים לשנה בהשוואה לתחתית החלקה, על אף שההיתוך הממוצע על פני כל המדף נשאר צנוע.

מההתכה נוספת לסיכון מבני

הצוות השווה לאחר מכן בין ההדקקה הממוקדת מונעת-אוקיינוס לנטייה הטבעית של הקרח לזרום ו"לרפא" את הערוצים על ידי התקרשות ומילוי השקעים. בתנאים קרים ללא חדירות חמות, עיוות הקרח מנצח: האפקט המשולב מוביל לסגירה ניכרת של הערוצים. כאשר מים עמוקים חמים חודרים, עם זאת, ההיתוך הלא-ממוצע בתוך הערוצים מפצה יותר מה"החלמה" הזו, כך שהערוצים יכולים להישמר או אפילו להעמיק עם הזמן, במיוחד מתחת לחלקים העבים יותר של המדף בסמוך לקו העיגון. הדקקת מוקדת זו עלולה להחליש את שלד המבנה של מדף הקרח, להפחית את כוח הבלימה שלו ולעשות את שכבת הקרח המוצקה המעליו פגיעת יותר לזרימה מהירה יותר.

מה משמעות הדבר עבור מפלסי הים העתידיים

המחקר מסיק כי ערוצי תחתית בקנה מידה קטן יכולים להגדיל במידה ניכרת את רגישותם של מדפי קרח קרים, בעלי היתוך חלש, להתחממות אוקיינית צנועה יחסית. במקום לשמש כמרקם שטחי בלתי מזיק, חריצים אלה מסייעים למשוך מים חמים מדודים אל בסיס הקרח, ומגבירים היתוך בדיוק במקום שבו זה חשוב ליציבות. כששינויי האקלים משנים את רוחות וזרמי האוקיינוס הדרומי באופן שכבר מביא יותר מים עמוקים וחמימים לריף היבשתי של אנטארקטיקה, סיבוב ערוצי כזה עשוי להפוך חלק מהמדפים לפגיעים יותר ממה שנחשב עד כה, עם השלכות חשובות עבור תחזיות מפלס הים בטווח הארוך.

ציטוט: Zhou, Q., Hattermann, T., Zhao, C. et al. Channelized topography amplifies melt-sensitivity of cold Antarctic ice shelves. Nat Commun 17, 3790 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71828-8

מילות מפתח: מדפי קרח אנטארקטיים, ערוצי בסיס, התחממות האוקיינוס, עליית מפלס פני הים, מים עמוקים מעגליים (Circumpolar Deep Water)