Každé školní dítě ví, že led v létě taje a v zimě zamrzá. Ukazuje se však, že tento proces není tak jednoduchý v Arktidě, kde jeden typ struktury mořského ledu, nazývaný ledový hřeben, může v létě v důsledku tání ve skutečnosti zesílit.
Představte si to jako Lazarův led: místo toho, aby se v žáru arktického léta rozplynuly v nulu, některé ledové hřbety ve skutečnosti ožívají jako Lazarus z Bible a na konci léta jsou silnější.
Vědci předpovídají, že lodě budou schopny plout přímo přes severní pól do roku 2050. Severní mořská cesta, která se táhne od severního Atlantiku podél severního pobřeží arktického Ruska do Asie, snižuje přepravní vzdálenost mezi Evropou a Asií až o 40 procent ve srovnání s cestováním přes Suezský průplav. Zatímco nízké ceny ropy snížily provoz na této trase v roce 2015 na pouhých 18 lodí, v roce 2013 cestovalo po trase 71 lodí s více než 1,3 miliony tun nákladu.
Navzdory kolísání čísel je trend jasný. Námořní inženýři potřebují ty nejkomplexnější informace, které mohou získat, aby mohli navrhnout lodě a oceánské struktury pro budoucnost, která může zahrnovat cestování po polárních mořích. A to je místo, kde přichází na řadu výzkum Alekseyho Shestova, postdoktora Norské univerzity vědy a technologie v programu udržitelného arktického mořského a pobřežního technologického programu neboli SAMCoT.
Ledovce vzácné, ledové hřebeny běžné
Shestov studuje ledové hřebeny, velké vrásky v mořském ledu, které se tvoří, když se ledové kry srazí dohromady. Ledové hřebeny jsou zvláště zajímavé jak pro lodě, tak pro pobřežní stavby, jako jsou ropné plošiny, je to, že jsou mnohem běžnější než ledovce.
"Když mluvíte o ledovcích (pravděpodobně o kolizi) je událost 100 let, " což znamená, že má pouze 1 procentní šanci, že se stane v kterémkoli roce, říká Shestov. Naproti tomu ledové hřbety musí být zohledněny v návrzích lodí a pobřežních struktur, „protože očekáváte, že se s ledovými hřbety setkáte každý den.“
Shestov se konkrétně zajímá o pochopení složitých procesů zmrazování, které probíhají uvnitř ledového hřebene. Způsob, jakým ledový hřeben v průběhu času zmrzne k sobě, částečně ovlivňuje, jak velký a silný může být.
Shestov měl neobvyklou příležitost podívat se na to, co se děje s ledovými hřebeny během léta loňského roku, když strávil část května a velkou část června na palubě polární výzkumné lodi Lance. Lance strávil šest měsíců v arktických vodách severně od Svalbardu v rámci nadnárodního výzkumného projektu koordinovaného Norským polárním institutem zaměřeného na studium mladého nebo prvního ročníku mořského ledu.
Salinita je klíčová
Pokud byste dokázali rozříznout ledový hřeben na polovinu, viděli byste hřeben nad vodou, kterému vědci říkají plachta, a výčnělek pod vodou, kterému vědci říkají kýl. Plochý mořský led kolem samotného hřebene se nazývá zarovnaný led. Jádro hřebene je tvořeno neuspořádanými bloky mořského ledu, které se rozbily dohromady a poté byly zmrzlé.
Bloky ledu, které tvoří střed hřebene, mají mezi sebou díry, které jsou nepřekvapivě naplněné mořskou vodou. Mořská voda, protože je slaná, zamrzá při nižší teplotě než sladká voda, takže může zůstat tekutá, i když je pohřbena v jádru ledového hřebene.
Během zimy ledové hřebeny silně zamrzají a mohou růst, protože atmosférické ochlazování způsobuje, že se kolem hřebene tvoří stále více ledu, řekl Shestov. Jak přichází jaro s vyššími teplotami, ledové hřebeny tají, a to jak shora, tak zdola. Ale tady přichází překvapení.
Jak ledový hřeben shora taje, kolem plachty hřebene se tvoří kaluže relativně sladké vody, která může stékat do jádra hřebene a způsobit slanou mořskou vodu, která je uvězněna mezi neuspořádané bloky uvnitř hřebene, aby byly méně slané.
„Toto odkapávání sladké vody pomáhá zpevnit hřeben, protože když nahradí slanou vodu, může extrahovat chlad z ledu v hřebeni a zamrzne,“říká Shestov. "Takže ledový hřeben se během léta skutečně zpevňuje. Stále taje, ale uvnitř hřebene také mrzne."
To znamená, že ledové hřebeny mohou být silnější, než by se vzhledem k jejich velikosti mohlo zdát, kvůli této interakci mezi ledem a sladkou vodou.
První zkušenost s rozmrazováním
Zatímco Shestov má vzdělání jako fyzik a matematik, jeho spojení s SAMCoT a jeho práce v UNIS, Univerzitním centru na Svalbardu, ho vedly k tomu, aby trávil stále více času v terénu měřením hřbetů mořského ledu a vývoj fyzických modelů toho, jak rostou a rozmrazují.
Někdy tato práce nabere překvapivý obrat, jako tomu bylo během několika posledních dnů plavby N-ICE loni v červnu. V tu chvíli byl Lance ukotven k tenké ledové kře o průměru několika kilometrů, kde Shestov a řada dalších vědců prováděli měření.
Všichni věděli, že ledová kra roztaje. To byl jeden z důvodů, proč zakotvili ke kře, aby mohli změřit, co se stalo s teplotami a slaností, když ledová kra taje. Ale když se ledová kra konečně rozpadla, stalo se to extrémně rychle.
"Na lodi se náhle objevily trhliny. Byli jsme přímo u okraje ledu a vystaveni dynamice otevřeného moře. Stačilo jen malé vlnobití," napsal Mats Granskog, hlavní vědec pro plavbu na blogový příspěvek k projektu. "Během několika minut se naše kra rozpadla na menší kry, ne větší než několik desítek metrů."
Zůstaňte v klidu a pokračujte v natáčení
Shestov fascinovaně sledoval, jak se kra rozpadla, přičemž většina jeho vybavení byla stále na ledě, kde původně plánoval pokračovat ve své práci. Jakmile se však led začal rozpadat, věděl, že se led rozpadne poměrně rychle.
„Byl jsem překvapen, že někteří z mých kolegů skutečně plánovali znovu pracovat, když jsme viděli, jak se část kry rozpadla. Mysleli si, že vše, co musíme udělat, je upravit vyvazovací lano a pokračovat, ale když se kra začala trhat, byl to jasný signál, že vlna přišla a je čas si pospíšit.
Vytrhání veškerého vědeckého vybavení z ledu trvalo nejméně dvě hodiny, což se posádce podařilo, aniž by cokoli ztratila. Shestov tento zážitek natočil na video. "Jen se snažím zůstat v klidu a dělat práci, která je potřeba," řekl.
Video, které natočil o rozpadu ledu, můžete vidět na:
