Канализированный рельеф усиливает чувствительность таяния холодных антарктических ледяных шельфов

Почему скрытые подледные реки важны для наших побережий

Глубоко под скрипучим белым простором антарктических ледяных шельфов океан тихо вырезает лед изнутри. В этом исследовании показано, что длинные, похожие на туннели борозды, вырезанные в основании некоторых холодных шельфов Восточной Антарктиды, могут действовать как ловушки для немного более тёплой глубинной воды. Это заставляет такие шельфы таять гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать по их в остальном холодной окружности, что потенциально влияет на глобальное повышение уровня моря.

Гигантская ледяная плотина, сдерживающая море

Антарктический ледяной покров содержит около 70 % пресной воды Земли — достаточно, чтобы поднять уровень мирового океана на несколько метров, если бы он попал в море. Плавающие ледяные шельфы окаймляют большую часть этого покрова и действуют как подпорки — естественные тормоза, замедляющие сток ледяного щита в океан. За последние десятилетия истончение и ослабление этих шельфов из‑за таяния, вызванного океаном, стали основным фактором чистой потери льда в Антарктиде. Тем не менее детали того, как океан разъедает сложную нижнюю поверхность шельфов, остаются плохо изученными, особенно в районах, где вода в полостях близка к точке замерзания.

Скрытые борозды подо льдом

У многих антарктических ледяных шельфов есть базальные каналы — вытянутые ложбины, шириной в несколько километров и глубиной в сотни метров, протягивающиеся на десятки и сотни километров от линии прикрепления к фронту льда. Эти каналы перераспределяют таяние: в одних местах лед быстро истончается, тогда как соседние участки почти не тают или даже повторно замерзают. В теплых водах Западной Антарктиды такие каналы известны как фокусирующие таяние и ослабляющие шельфы. Но аналогичные структуры существуют и под холодными шельфами Восточной Антарктиды, где скорости таяния обычно низки, а доступ тёплой глубинной воды ограничен. До настоящего времени было неясно, стабилизируют ли эти борозды шельфы за счёт локализации таяния или, наоборот, ослабляют их, создавая структурные уязвимые места.

Цифровая лаборатория под Фимбулисеном

Авторы сосредоточились на ледовом шельфе Фимбулисен в Восточной Антарктиде — относительно холодной системе, где океаническая полость обычно заполнена близкой к замерзанию «зимней водой». С помощью высокоразрешающей океанической модели они симулировали полость в двух вариантах: с реалистично шероховатым дном, включающим глубокие каналы, и с искусственно сглаженной нижней поверхностью, где эти каналы удалены. Затем они проверили каждую геометрию при двух океанических состояниях: холодном, с почти отсутствующим притоком тёплой глубинной воды, и тёплом, когда умеренное вторжение Циркумполярной глубоководной воды — всё ещё лишь слегка выше местной точки замерзания — достигает глубоких частей шельфа. Это позволило выделить, как мелкомасштабный рельеф взаимодействует с тонким потеплением океана.

Тёплая вода застревает в бороздах

Моделирование показывает, что при канализированной нижней поверхности входящая тёплая глубинная вода не просто проскальзывает мимо. Вместо этого она преобразуется в процессе смешения и таяния льда: становится более пресной и более плавучей, оставаясь при этом относительно тёплой. В зоне глубокого льда эта преобразованная вода поднимается в каналы и застревает у их гребней, создавая локальную круговую циркуляцию. Ускоренное течение вдоль стенок каналов увеличивает турбулентный перенос тепла, а наличие тёплой воды возле льда дополнительно усиливает таяние. При тёплых условиях скорости таяния внутри каналов могут увеличиваться более чем на десять метров в год по сравнению со сглаженным дном, хотя среднее таяние по всему шельфу остаётся умеренным.

От дополнительного таяния до структурного риска

Авторы затем сравнивают это сфокусированное океаническое истончение со естественной тенденцией льда течь и «залечивать» каналы за счёт деформации и заполнения впадин. В холодных условиях без тёплых вторжений выигрывает деформация: суммарный эффект приводит к закрытию каналов. Однако при вторжении тёплой глубинной воды дополнительное таяние внутри каналов перевешивает это восстановление, и каналы могут сохраняться или даже углубляться со временем, особенно под более толстыми частями шельфа у линии прикрепления. Такое локализованное истончение может ослабить структурный «скелет» шельфа, снизив его подпирающую силу и сделав прилегающий ледяной покров более уязвимым к ускорению стока.

Что это значит для будущего уровня моря

Исследование делает вывод, что мелкомасштабные подледные каналы могут значительно усиливать чувствительность даже холодных, слабо тающих ледяных шельфов к относительно умеренному потеплению океана. Вместо того чтобы быть безвредной текстурой поверхности, эти борозды помогают поднимать редкую тёплую воду к основанию льда, усиливая таяние там, где это наиболее важно для устойчивости. По мере того как изменение климата меняет ветры и течения в Южном океане и уже приводит к увеличению приноса тёплой глубинной воды на континентальный шельф Антарктиды, такое канализированное переворачивание может сделать некоторые ледяные шельфы более хрупкими, чем считалось ранее, что имеет важные последствия для долгосрочных проекций уровня моря.

Цитирование: 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

Ключевые слова: антарктические ледяные шельфы, базальные каналы, протепление океана, повышение уровня моря, Циркумполярная глубоководная вода