Nieinwazyjne podejście do długoterminowego monitorowania lodowców

Sygnały akustyczne mogą być wykorzystywane do skutecznego monitorowania spływu lodowców i stanowią tańszą i bardziej dostępną alternatywę dla obecnych technologii.

Lodowce topnieją i cofają się w zastraszającym tempie, powodując podnoszenie się poziomu mórz i powodzie błyskawiczne. Naukowcy monitorują tę ewolucję, aby ocenić wpływ wód roztopowych na oceany i zasoby słodkiej wody na całym świecie, a także ocenić ryzyko powodzi lodowcowych.

Z drugiej strony monitoring hydrologiczny lodu to luksus, na który nie każdy kraj może sobie pozwolić. Metoda wymaga albo dużego wysiłku ze strony obserwatorów, albo zaawansowanego sprzętu i ogromnych ilości danych.

Uniwersytet Hokkaido Naukowcy pod kierunkiem Evgeny’ego A. Podolskiego opracowali bezpieczny, niedrogi i praktyczny sposób monitorowania wyładowań lodowcowych za pomocą dźwięków generowanych w obszarze spływu.

Podejście opublikowane w czasopiśmie Listy z badań geofizycznychJest nie tylko 100 razy tańsza niż większość nowych metod, ale także nieinwazyjna, szybka, łatwa w użyciu i ma potencjał, aby stać się narzędziem do długoterminowego monitorowania lodowców.

Wcześniejsze badania, w tym prowadzone przez zespół, powiązały niesłyszalne (infradźwięki) sygnały z odpływem lodowca, odnotowując dzienne wahania i szczyty w okresie letnim. Sugerowano, że sygnały te były spowodowane falami ciśnienia powietrza promieniującymi z spływu lodowca. W rezultacie zasugerowano, że wyładowania lodowcowe można mierzyć, badając słyszalne dźwięki wytwarzane przez topnienie lodowców.

Badacze przeprowadzili pierwsze badanie z bliskiego źródła na lodowcu Kanak na Grenlandii, które ujawniło, że poziomy hałasu akustycznego zmieniają się wraz z wyładowaniami lodowcowymi w słyszalnym dziennym schemacie.

Dźwięk otoczenia można opisać jako ciągły szum wody, który jest znany każdemu, kto kiedykolwiek chodził w pobliżu rzeki.

Jewgienij A. Podolski, Uniwersytet Hokkaido

Zespół użył dostępnego w handlu rejestratora śpiewu ptaków w pobliżu końca lodowca Kanak, aby uchwycić pejzaż dźwiękowy otoczenia.

Oszacowaliśmy wyładowanie lodowcowe na podstawie pomiarów głębokości wody i prędkości przepływu, które zostały zebrane w miejscu przecięcia strumienia lodowcowego i trasy między Kanakiem a lokalnym lotniskiem. Dane akustyczne zostały przeanalizowane, a wynik następnie skorelowany krzyżowo z wyładowaniami w celu zidentyfikowania pasma częstotliwości, które było najlepszym przybliżeniem dla prądu lodowcowego.

Jewgienij A. Podolski, Uniwersytet Hokkaido

Najsilniejszą korelację zaobserwowano między 50 a 375 Hz. Zdaniem naukowców poziom hałasu wyraźnie odzwierciedlał czasową zmianę spływu. Ponadto odkryli, że sygnał akustyczny został zebrany około 50 minut przed wystąpieniem przesunięcia próżni.

Badanie wykazało, że słyszalne sygnały akustyczne mogą być wykorzystywane do zdalnego wykrywania i wykrywania hydrologicznych zmian lodowcowych. Strategia eliminuje możliwość utraty narzędzia i nie wymaga skomplikowanych technik przetwarzania danych.

Chociaż brakuje mu wysokiej rozdzielczości przestrzennej współczesnych narzędzi światłowodowych, otwiera nowe możliwości pod względem ogólnych kosztów i prostoty. Technologię tę można wykorzystać do opracowania systemów wczesnego ostrzegania w celu identyfikacji i łagodzenia skutków powodzi lodowcowych, takich jak wybuchy jezior polodowcowych.

Zespół zdaje sobie sprawę, że relacje dźwięk-wyładowanie w zlewniach lodowca mogą być złożone. Długoterminowe monitorowanie, wyjaśnienie związku między dźwiękami słyszalnymi i niesłyszalnymi oraz ocena skutków interferencji wiatru może pomóc w przyszłych wysiłkach.

Badanie zostało sfinansowane przez Japońskie Towarzystwo Promocji Nauki (JSPS) KAKENHI (20H00186) oraz projekt badawczy Arctic Challenge for Sustainability-II (ArCS-II; JPMXD1420318865 i ArCS-II International Research Exchange Program), przy wsparciu ze strony Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii Japonii (MEXT).

Odniesienie do dziennika

Podolski, EA, i in. (2023). Wykrywanie akustyczne drenażu lodowcowego na Grenlandii. Listy z badań geofizycznych. doi.org/10.1029/2023gl103235.

źródło: https://www.global.hokudai.ac.jp