Hydrofony w służbie zmian klimatu - podwodny monitoring topnienia lodowców

W monitoringu podwodnego wytapiania lodowców z powodzeniem można wykorzystać techniki pasywnej akustyki podwodnej – udowodnili naukowcy z Instytutu Geofizyki PAN. Artykuł z wynikami ich badań ukazał się na okładce prestiżowego „Journal of the Acoustical Society of America”.

Gwałtowny rozpad i topnienie lodowców spowodowane zmianami klimatu wpływają na funkcjonowanie ekosystemów polarnych, modyfikują globalną cyrkulację oceaniczną oraz podnoszą poziom mórz. Szczególnie wrażliwe są lodowce uchodzące do morza. Bezpośredni pomiar tempa podwodnego wytapiania tych lodowców jest jednak bardzo trudny. Wynika to przede wszystkim z dwóch czynników. Po pierwsze, proces cielenia, czyli odłamywania się gór lodowych wielkości budynków od czoła lodowca, stanowi bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia i życia badaczy. Ponadto tradycyjne metody stosowane w glacjologii, jak obrazowanie satelitarne czy wykonywanie zdjęć poklatkowych, nie dają wglądu w procesy lodowcowe zachodzące pod wodą.

Dr Oskar Głowacki i dr hab. Mateusz Moskalik z Zakładu Badań Polarnych i Morskich Instytutu Geofizyki PAN we współpracy z badaczami z czołowych ośrodków zagranicznych – Scripps Institution of Oceanography i National University of Singapore – udowodnili, że w badaniach podwodnego wytapiania lodowców można wykorzystać techniki pasywnej akustyki podwodnej.

Metoda ta polega na rejestracji i analizie dźwięków podwodnych generowanych przez drobne pęcherzyki powietrza uciekające z lodu w trakcie jego wytapiania. Rezultaty naszych badań wskazują, że istnieje silna zależność pomiędzy głębokością, czyli w praktyce różnicą pomiędzy ciśnieniem pęcherzyków powietrza uwięzionych w lodzie oraz ciśnieniem hydrostatycznym, i intensywnością generowanych szumów podwodnych. Z tego względu wytapianie tej części klifu lodowego, która znajduje się tuż pod powierzchnią morza, odpowiada za większość odbieranego sygnału – tłumaczą współautorzy artykułu „Vertical directionality and spatial coherence of the sound field in glacial bays in Hornsund Fjord”, który – z uwagi na wagę wyników – znalazł się na okładce prestiżowego czasopisma „Journal of the Acoustical Society of America”.

Zdaniem badaczy, którzy prowadzili swoje prace w fiordzie Hornsund na Spitsbergenie przy użyciu sznura hydrofonów (podwodnych mikrofonów), otrzymane wyniki są dużym krokiem w kierunku stworzenia nowej metody monitoringu podwodnego wytapiania lodowców. Badania realizowane były w ramach projektu wewnętrznego IGF PAN pt. „Measuring the melt rate of glacier ice with underwater noise”  dzięki wsparciu Polskiej Stacji Polarnej Hornsund im. Stanisława Siedleckiego. Współpraca IGF PAN ze Scripps Institution of Oceanography i National University of Singapore jest elementem długofalowej strategii badawczej w oparciu o międzynarodowe partnerstwo International Partnership for the AcOustic Monitoring of Glaciers (IPA OMG).