Подлёдные потоки воды и динамика льда во время прорывных наводнений из ледниковых озёр, наблюдаемые из космоса

Скрытые наводнения подо льдом

Высоко на ледяном щите Ватнайёкюдль в Исландии огромные потоки воды иногда стремятся незаметно под сотнями метров льда, прежде чем прорваться у кромки ледника. Эти прорывные наводнения ледниковых озёр, называемые ёкюльхляупами, способны преобразовать речные долины, угрожать дорогам и мостам и предоставлять редкую возможность заглянуть в то, что происходит на скрытом рубеже между льдом и породой. В этом исследовании спутниковые данные и полевые приборы используются для наблюдения за двумя такими событиями в режиме реального времени, раскрывая, как вода стремительно течёт, образует застои и вырезает пути подо льдом — и как эта скрытая «водопроводная сеть» управляет движением самого ледника.

Когда зарытое озеро прорывается

Под вулканом Grímsvötn, погребённое под ледяным покровом толщиной до 300 метров, подлёдное озеро медленно наполняется талой водой от геотермального тепла, извержений и летнего таяния. Каждые год–два накапливается столько воды, что она начинает протекать мимо «ледяной плотины» и ускользать под ледником, питая наводнение, которое в конечном счёте выливается в реку Gígjukvísl в 50 километрах от источника. Десятилетиями учёные в основном наблюдали эти ёкюльхляупы по подъёму уровня реки, но это даёт лишь отдалённую подсказку о том, что вода делает в своих туннелях и пластах подо льдом.

Наблюдение за движением льда из космоса

В 2021 и 2022 годах авторы совмещали наземные GPS-станции на льду с частыми радарными снимками от спутникового созвездия ICEYE. Радар способен фиксировать крошечные изменения в высоте поверхности ледника и его боковом смещении, даже сквозь облака и полярную темноту. Сшивая эти снимки воедино, команда создала трёхмерные карты того, как поверхность ледника поднималась, опускалась и ускорялась вдоль пути наводнения до, во время и после двух ёкюльхляупов. Они также использовали высокоразрешающие оптические изображения, чтобы восстановить форму зарытого озера и каменистого дна долины, что позволило им оценить объём хранимой воды и её маршруты.

Волны наводнения, скрытые пруды и изгибы льда

Спутниковая запись показывает, что прорывные наводнения не просто мчатся по одному туннелю, как вода в трубе. Вместо этого, после первоначальной протечки у озера, которая вырезает небольшой проход, ниже по потоку формируется «узкое горлышко», вынуждающее воду накапливаться и затем распространяться как медленно движущаяся волна наводнения под ледником. По мере продвижения этой волны к кромке льда, надлежащий лёд местами отрывается от основания более чем на метр на участках длиной в десятки километров, образуя обширные подлёдные пруды. Авторы подсчитывают, что объём воды, временно хранимой в этих прудах, значительно превышает то, что могло бы образоваться только за счёт таяния льда вдоль узкого канала, что означает — гидравлическое «поддёргивание» льда от породы выполняет основную часть работы по хранению воды.

Переключение между пластовым и туннельным стоком

Детальные паттерны подъёма и оседания поверхности показывают, что стиль дренажа меняется вдоль маршрута наводнения. В крутой верхней части, близко к Grímsvötn, поверхность ледника в основном опускается во время сильного потока, что согласуется с быстрым движением воды через относительно узкие, эффективные каналы, которые увеличиваются за счёт плавления. Дальше по леднику, где основание более пологое, главным признаком является образование прудов и последующее обрушение льда по мере стока накопленной воды — характерный признак широкого пластового стока. Ближе к кромке ледника учёные наблюдают узкую зону понижения поверхности, выглядящую как финальный организованный туннель, отводящий воду в реку. На протяжении событий горизонтальная скорость ледника может прыгать в несколько раз по сравнению с обычной, и эти изменения распространяются даже в районы, не подвергшиеся непосредственному затоплению, подчёркивая, насколько чувствительно движение ледника к давлению воды у его основания.

Новая картина ледниковых наводнений и будущего льда

Связывая уровни озера, расход реки и космические измерения движения льда, исследование предлагает единое пошаговое представление о том, как развиваются эти ёкюльхляупы: маленькая протечка, растущий канал, нижестоящее горлышко, распространяющаяся волна наводнения, которая образует пруды и поднимает лёд, и, наконец, рост и закрытие туннелей, которые сливают систему. Работа показывает, что реальные наводнения смешивают поведения, которые ранее считались характеристиками отдельных «медленных» и «быстрых» типов, и что временное хранение воды под ледниками может быть огромным. Понимание этой скрытой «инженерии» важно не только для прогнозирования опасных наводнений, но и для предсказания того, как ледники и ледяные щиты будут реагировать по мере изменения поступления талой воды в условиях потепления климата.

Цитирование: 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

Ключевые слова: прорывные наводнения ледниковых озёр, подлёдный поток воды, Grímsvötn Исландия, динамика ледников, наблюдения спутниковым радаром