Wanneer de zomertemperaturen in Groenland stijgen en het smeltseizoen begint, waterpoelen aan de oppervlakte, en verdwijnt soms in gaten in het ijs. Dat water uiteindelijk gesteente kan bereiken, het creëren van een slipper, snellere glijbaan voor gletsjers. Maar waar gaat het heen als het er eenmaal is, en wat gebeurt er in de winter mee? Een nieuwe studie helpt deze vragen te beantwoorden.

Wetenschappers hebben vloeibaar water op enkele punten kunnen waarnemen door gaten te boren, maar die waarnemingen zijn beperkt. Een verbeterde techniek ontwikkeld door een afgestudeerde student aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University en haar collega's breidt die visie nu uit over hele regio's, en voor het eerst door de seizoenen heen, door het mogelijk te maken om ijsdoordringende radar in de lucht te gebruiken om het leven van smeltwater onder het ijs het hele jaar door te onthullen.

De eerste resultaten, net gepubliceerd in het tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , onthullen uitgebreide winterwateropslag onder het ijs. Ze suggereren dat de reactie van gletsjers op het smelten niet alleen afhangt van de snelheid waarmee smeltwater naar beneden stroomt, maar ook op de hoeveelheid water die in de winter onder het ijs is opgeslagen, en op de topografie en permeabiliteit van het land eronder, zei de hoofdauteur van de studie, Columbia afgestudeerde student Winnie Chu.

"De distributie van smeltwater evolueert constant, overstappen van de ene locatie naar de andere, "zei Chu. "Door te weten hoe deze verdeling per seizoen verandert, we kunnen de ruimtelijke koppeling tussen ijs en waterstroom beter begrijpen." Chu zei dat er meer smeltwater wordt geproduceerd naarmate de temperatuur stijgt, en de studie suggereert dat Groenland het potentieel heeft om een ​​deel ervan op te slaan aan de voet van het ijs. Dit kan mogelijk de impact van smeltwater op de ijsstroom in de zomer bemiddelen door het hele jaar door stabiele subglaciale waterdrukken te handhaven, ze zei.

De ijskap van Groenland heeft een breed scala aan temperaturen en onzuiverheden die ervoor zorgen dat het ijs op verschillende manieren bevriest, en die variaties hebben het voor ijsdoordringende radar moeilijk gemaakt om waterzakken onder het ijs te identificeren. Chu en haar collega's ontwikkelden een manier om voor die variaties te corrigeren door gebruik te maken van 3D thermomechanische ijskapmodellen en kennis van de chemie van de ijskap om de reflectiviteit naar voren te brengen die water aangeeft in radargegevens.

In de studie, de onderzoekers beschrijven waar water aanwezig was in het ijs aan het begin van het smeltseizoen en waar het aan het einde van de winter aanwezig was in Russell Glacier en het naburige Isunnguata Sermia, in het westen van Groenland. Ze toonden aan dat vroeg in het smeltseizoen, het grootste deel van het smeltwater dat het gesteente bereikte, bevond zich langs met sediment gevulde troggen onder de gletsjers. In tegenstelling tot, tijdens de winter, het grootste deel van het subglaciale water van de regio kon worden gezien in hogere gesteenteruggen, terwijl de lager gelegen troggen meestal droog waren.

De wetenschappers vermoeden dat tijdens warmer weer, waterdruk opent drainagesystemen in het ijs, waardoor smeltwater van het oppervlak doorstroomt naar de troggen eronder. Die kanalen kunnen in de winter sluiten omdat er minder water naar binnen stroomt en de waterdruk afneemt. In de troggen, de met sediment gevulde bodem zorgt voor een betere afwatering. "Al het resterende subglaciale water blijft dan waarschijnlijk door de grondwaterafvoer sijpelen, weinig winteropslag achterlaten op de ijsbedinterface, " schrijven de auteurs. Maar de richels zijn gemaakt van minder doorlatend materiaal, zodat er water op kan komen.

Het effect van water is duidelijk zichtbaar in de veranderende snelheid van de gletsjers gedurende het jaar. Tijdens het smeltseizoen van 2010, Russell Glacier stroomde meer dan twee keer zo snel als aan het einde van de volgende winter, schrijven de auteurs. De gletsjer versnelt in de vroege zomer, wat suggereert dat de waterdruk daar snel stijgt, zei Chu. Het vertraagt ​​snel aan het einde van de zomer, wat suggereert dat de vorming van kanalen in het ijs efficiënter, snellere afvoer van het smeltwater uit de gletsjerbodem, schrijven de wetenschappers.

Naburige Isunnguata Sermia versnelt langzamer. Dat kan te maken hebben met zijn schijnbaar wijdverbreide subglaciale wateropslagcapaciteit, die de waterdruk in de winter kan handhaven, zei Chu. Russell-gletsjer, in tegenstelling tot, heeft minder winterwateropslag en zou een grotere toename van de waterdruk ervaren aan het begin van het smeltseizoen.

"Onze bevindingen suggereren dat de subglaciale hydrologische toestand van de winter de reactie van de gletsjer op extra smeltwater in de volgende zomer kan voorbereiden, ' zei Chu.

De techniek die in het onderzoek is gebruikt, geeft een duidelijker beeld van hoe water onder het ijs beweegt dan enige andere bestaande methode, zei Joseph MacGregor, een glacioloog en geofysicus bij NASA-Goddard Space Flight Center die niet betrokken was bij het onderzoek.

"We hebben heersende ideeën over hoe water stroomt op het oppervlak van ijskappen, door ijskappen, en onder ijskappen. Wat we niet hebben zijn geweldige waarnemingen van waar dat water zich meestal onder het ijs bevindt, "Zei MacGregor. "Dit resultaat verandert die stand van zaken. Het toont ook de waarde aan van remote sensing vanuit de lucht voor het testen van fundamentele glaciologische hypothesen."