A Positive Feedback between Iceberg Calving and Local Sea Level through Hydrostatic Pressure

إن الصفائح الجليدية العظيمة في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية ليست مجرد نصب تذكارية ثابتة؛ بل هي أنهار ديناميكية متدفقة من المياه المتجمدة تتفاعل باستمرار مع المحيط حولها. فعندما تفقد هذه الصفائح الضخمة جليدها، فإنها لا تضيف الماء إلى المحيطات فحسب، بل تغير أيضًا شكل سطح الماء بالقرب منها. ولأن الجليد ثقيل للغاية، فإنه يجذب مياه البحر المحيطة به بجاذبيته الخاصة. وعندما يتقلص النهر الجليدي، تضعف تلك الجاذبية، مما يسمح للماء بالانتشار ويتسبب في انخفاض مستوى سطح البحر محليًا بالقرب من حافة الجليد بالفعل. وقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن هذا الانخفاض المحلي في مستوى سطح البحر يعمل كمكبح لعملية الذوبان؛ فبينما يتراجع الماء من قاعدة النهر الجليدي المستقر على الأرض، تتباطأ حركة تدفق الجليد ويستقر تراجع خط الارتكاز. وكان هذا التأثير التثبيتي جزءًا رئيسيًا في كيفية تنبؤ الباحثين بمستقبل سواحلنا.

ومع ذلك، تكشف دراسة جديدة أجراها باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا وكلية دارتموث أن هذه العلاقة أكثر تعقيدًا مما كان يُعتقد سابقًا. ففي حين قد يؤدي انخفاض مستوى سطح البحر إلى إبطاء تدفق الجليد من اليابسة، إلا أنه يمكنه في الوقت نفسه تسريع انفصال الجبال الجليدية عند حافة النهر الجليدي. ركز الباحثون على قطاع بحر أموندسن في غرب القارة القطبية الجنوبية، وهو منطقة شهدت تسارعًا سريعًا في فقدان الجليد. واكتشفوا أنه عندما ينخفض مستوى سطح البحر محليًا، فإنه يقلل من ضغط الماء الذي يدفع عكس اتجاه الوجه المغمور تحت الماء للنهر الجليدي المستقر. وهذا الانخفاض في الضغط الهيدروستاتيكي يخلق توترًا يشجع الجليد على التشقق والتكسر، مما يؤدي إلى زيادة انفصال الجبال الجيدية (الـ calvings) في المحيط. وفي تحول مثير للدهشة، فإن الآلية ذاتها التي كان يُعتقد أنها تبطئ فقدان الجليد، يمكنها -تحت ظروف معينة- أن تُطلق سلسلة من ردود الفعل تؤدي إلى تسريعه.

لفهم كيفية عمل ذلك، استخدم الفريق نموذجاً حاسوبياً متطوراً لمحاكاة مستقبل نهري "باين آيلاند" و"ثويتس" الجليديين، وهما من أكثر المجاري الجليدية عرضة للخطر في القارة القطبية الجنوبية. أجرى الفريق سلسلة من التجارب لمعرفة كيف سيتفاعل الجليد إذا انخفض مستوى سطح البحر المحلي بمقاديع محددة، تراوحت بين متر واحد وعشرين مترًا. وفي اختباراتهم الأولية، طبقوا حالات انخفاض مستوى البحر هذه فقط عند مقدمة النهر الجليدي حيث يلتقي الجليد بالماء. كانت النتائج مذهلة؛ فعندما انخفض مستوى سطح البحر عند جبهة الانفصال، بدأت الأرفف الجليدية التي تعمل عادةً كدعامة لحماية وتثبيت تدفق الجليد من اليابسة في الانهيار بشكل أسرع بكثير. ومع غياب دعم هذه الأرفف، تراجعت الأنهار الجليدية بسرعة. وفي عمليات المحاكاة التي انخفض فيها مستوى سطح البحر بمقدار عشرين مترًا عند المقدمة، زاد فقدان الجليد بنسبة تزيد عن ثلاثمائة بالمئة مقارنة بسيناريو لم يحدث فيه أي تغيير في مستوى سطح البحر. وعلى العكس من ذلك، عندما طبقوا نفس الانخفاض في مستوى سطح البحر فقط عند النقطة التي يغادر فيها الجليد اليابسة لأول مرة، تباطأت الأنهار الجليدية، مما أكد النظرية القديمة بأن انخفاض مستويات سطح البحر يمكن أن يستقر خط الارتكاز.

وقد تجلت القوة الحقيقية لهذا الاكتشاف عندما دمج الباحثون هذه التأثيرات في محاكاة كاملة الترابط. وبدلًا من فرض تغيير في مستوى سطح البحر في مكان معين، تركوا النموذج يحسب كيف سيتغير مستوى سطح البحر طبيعيًا استجابةً لذوبان الجليد، مع مراعاة تغير الجاذبية وارتفاع وانخفاض قشرة الأرض. في هذا السيناريو الواقعي، انخفض مستوى سطح البحر بشكل ملحوظ تمامًا عند مقدمة الأنهار الجليدية أثناء تراجعها. وأدى هذا الانخفاض المحلي في مستوى الماء إلى تقليل الضغط ضد وجه الجليد، مما تسبب في تشقق الجليد وتكسره بشكل متكرر. وجد الباحثون أن حلقة التغذية المرتدة الإيجابية هذه، حيث يؤدي الذوبان إلى انخفاض مستويات سطح البحر مما يؤدي بدوره إلى مزيد من الذوبان، قد طغت على التأثير التثبيتي المشاهد عند خط الارتكاز. وعلى مدار مائتين عام، أظهرت المحاكاة كاملة الترابط أن فقدان الجليد كان أعلى بنسبة 86% من عملية المحاكاة التي تجاهلت هذا التفاعل بين مستوى سطح البحر المحلي وانفصال الجبال الجليدية.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن النماذج الحالية، التي غالبًا ما تتعامل مع الصفائح الجليدية ومستوى سطح البحر المحلي كنظم منفصلة أو تأخذ في الاعتبار فقط كيفية تأثير مستوى سطح البحر على تدفق الجليد من اليابضة، قد تكون بصدد التقليل من تقدير السرعة التي يمكن أن تفقد بها القارة القطبية الجنوبية جليدها. وتسلط الدراسة الضوء على أن عملية انفصال الجليد عن مقدمة النهر الجليدي حساسة لضغط الماء المحلي بقدر حساسية تدفق الجليد من الداخل. فإذا انخفض مستوى سطح البحر قرب حافة الجليد، فإنه يزيل نظام دعم حيوي، مما يسمح للجليد بالتصدع والانسلاخ بسهولة أكبر. ويؤكد الباحثون أنه لتوقع ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل بدقة، يجب على العلماء مراعاة هذا التوازن الدقيق. فالصفائح الجليدية لا تخسر كتلتها فحسب، بل إنها تعيد تشكيل المحيط من حولها، وهذا التشكيل بدوره يدفع الجليد لفقد المزيد من الكتلة. ويعني دور التفاعل هذا أن مستقبل الصفائح الجليدية في القارة القطبية الجنوبية قد يكون أكثر تقلباً مما تم حسابه سابقًا، مدفوعًا بحلقة تغذية مرتدة تحول قوة تثبيت إلى عامل حفاز للتغيير السريع.