Przepływ wód podlodowcowych i dynamika lodu podczas odpływów z jezior polodowcowych obserwowanych z kosmosu

Ukryte powodzie pod lodem

Wysoko na czapie lodowej Vatnajökull w Islandii ogromne powodzie czasem przedzierają się niezauważone pod setkami metrów lodu, zanim wypłyną z krawędzi lodowca. Te odpływy z jezior polodowcowych, zwane jökulhlaupami, mogą przekształcać dorzecza, zagrażać drogom i mostom oraz dawać rzadkie okno do tego, co dzieje się na ukrytym styku lodu i skały. W tym badaniu wykorzystano satelity i przyrządy terenowe do obserwacji dwóch takich zdarzeń w czasie rzeczywistym, ujawniając, jak woda się przemieszcza, zalega i wykuwa drogi pod lodem — oraz jak ta ukryta hydraulika kontroluje ruch samego lodowca.

Kiedy zakopane jezioro puszcza

Pod wulkanem Grímsvötn, uwięzione pod czapą lodową o grubości do 300 metrów, jezioro podlodowcowe powoli napełnia się wodą z topnienia wywołanego ciepłem geotermalnym, erupcjami i letnim roztopem. Co rok lub dwa gromadzi się tyle wody, że zaczyna przeciekać przez „zaporę” lodową i uchodzić pod lodowcem, zasilając powódź, która ostatecznie wypływa 50 kilometrów dalej rzeką Gígjukvísl. Przez dziesięciolecia naukowcy obserwowali te jökulhlaupy głównie mierząc wzrastającą rzekę, ale to daje jedynie odległą wskazówkę tego, co woda robi w swojej podróży przez tunele i warstwy pod lodem.

Obserwowanie ruchu lodu z kosmosu

W latach 2021 i 2022 autorzy połączyli naziemne stacje GPS na lodzie z częstymi obrazami radarowymi z konstelacji satelitów ICEYE. Radar potrafi wykrywać drobne zmiany wysokości powierzchni lodowca i ruchy boczne, nawet przez chmury i polarne ciemności. Sklejając te migawki razem, zespół zbudował trójwymiarowe mapy tego, jak powierzchnia lodowca unosiła się, opadała i przyspieszała wzdłuż trasy powodzi przed, podczas i po dwóch jökulhlaupach. Wykorzystali też zdjęcia optyczne o wysokiej rozdzielczości do odtworzenia kształtu zakopane-go jeziora i skalnego dna doliny, co pozwoliło oszacować, ile wody było zmagazynowane i gdzie się przemieszczała.

Fale powodziowe, ukryte stawy i odginający się lód

Rejestr satelitarny pokazuje, że odpływy nie płyną po prostu jednym tunelem jak woda w rurze. Zamiast tego, po początkowym przecieku w pobliżu jeziora, który wykuwa małe przejście, dalej pojawia się wąskie gardło zmuszające wodę do gromadzenia się, a następnie rozchodzenia się jako powoli przemieszczająca się fala powodziowa pod lodowcem. W miarę jak ta fala przesuwa się w kierunku krawędzi lodu, leżący nad nią lód miejscami unosi się od podłoża o ponad metr na obszarach rozciągających się na dziesiątki kilometrów, tworząc rozległe stawy podlodowcowe. Autorzy obliczają, że objętość wody tymczasowo magazynowanej w tych stawach znacznie przekracza to, co mogłoby powstać jedynie przez topnienie lodu w wąskim przewodzie, co oznacza, że hydrauliczne „podnoszenie” lodu od skały wykonuje większość pracy magazynowania.

Przełączanie między warstwami a tunelami

Szczegółowe wzory podnoszenia i zapadania się powierzchni ujawniają, że styl drenażu zmienia się wzdłuż trasy powodzi. W stromym górnym odcinku blisko Grímsvötn powierzchnia lodowca głównie opada podczas dużego przepływu, co zgadza się z szybkim przepływem wody przez stosunkowo wąskie, wydajne kanały, które powiększają się przez topnienie. Dalej w dół lodowca, gdzie podłoże jest łagodniejsze, dominującym sygnałem jest tworzenie się zastoin i późniejszy zapaść lodu, gdy zgromadzona woda odpływa — cecha szerokiego, warstwowego przepływu. W pobliżu krawędzi lodowca naukowcy obserwują wąski pas obniżenia powierzchni, który pojawia się jako końcowy, zorganizowany tunel odprowadzający wodę do rzeki. W trakcie tych zdarzeń pozioma prędkość lodowca może skakać do kilku razy ponad zwykłą wartość, a te zmiany rozchodzą się nawet do obszarów niezalewanych bezpośrednio, podkreślając, jak wrażliwy jest ruch lodowca na ciśnienie wody u jego podstawy.

Nowy obraz powodzi polodowcowych i przyszłości lodu

Łącząc poziomy jeziora, przepływ rzeki i pomiary ruchu lodu z kosmosu, badanie proponuje ujednolicony, krok po kroku obraz rozwoju tych jökulhlaupów: mały przeciek, rosnący przewód, wąskie gardło w dół rzeki, rozchodząca się fala powodziowa, która tworzy zastoiny i unosi lód, oraz w końcu wzrost i zamknięcie tuneli odprowadzających system. Praca pokazuje, że rzeczywiste powodzie łączą zachowania, które kiedyś uważano za należące do odrębnych typów „powolnych” i „szybkich”, oraz że tymczasowe magazynowanie wody pod lodowcami może być ogromne. Zrozumienie tej ukrytej hydrauliki jest kluczowe nie tylko dla prognozowania niebezpiecznych powodzi, lecz także dla przewidywania, jak lodowce i pokrywy lodowe będą reagować w miarę zmian dopływu wód roztopowych w ocieplającym się klimacie.

Cytowanie: Magnússon, E., Drouin, V., Pálsson, F. et al. Subglacial water flow and ice dynamics during glacial lake outburst floods observed from space. Nat Commun 17, 3471 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70428-w

Słowa kluczowe: odpływy z jezior polodowcowych, przepływ wód podlodowcowych, Grímsvötn Islandia, dynamika lodowca, obserwacje radarowe z satelity