När sommartemperaturerna stiger på Grönland och smältsäsongen börjar, vattenpooler på ytan, och ibland försvinner ner i hål i isen. Det vattnet kan så småningom nå berggrunden, skapa en halare, snabbare glid för glaciärer. Men vart tar den vägen när den väl kommer dit, och vad händer med den på vintern? En ny studie hjälper till att svara på dessa frågor.

Forskare har kunnat observera flytande vatten vid enstaka punkter genom att borra hål, men dessa observationer är begränsade. En förbättrad teknik utvecklad av en doktorand vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory och hennes kollegor utökar nu denna vy över hela regioner, och över säsonger för första gången, genom att göra det möjligt att använda luftburen isgenomträngande radar för att avslöja smältvattnets liv under isen under hela året.

De första resultaten, precis publicerat i tidskriften Geofysiska forskningsbrev , avslöja omfattande vintervattenlagring under isen. De antyder att glaciärers reaktion på smältning inte bara beror på hastigheten med vilken smältvatten rinner ner, men också på mängden vatten som lagras under isen under vintern, och om topografin och permeabiliteten för landet nedan, sa studiens huvudförfattare, Columbia doktorand Winnie Chu.

"Fördelningen av smältvatten utvecklas ständigt, byter från en plats till en annan, ", sa Chu. "Genom att veta hur denna fördelning förändras säsongsmässigt, vi kan bättre förstå den rumsliga kopplingen mellan is och vattenflöde." Chu sa att mer smältvatten produceras när temperaturen stiger, och studien tyder på att Grönland har potential att lagra en del av det vid isens bas. Detta skulle potentiellt kunna förmedla effekten av smältvatten på sommarens isflöde genom att upprätthålla stabila subglaciala vattentryck under året, Hon sa.

Grönlands inlandsis har ett brett spektrum av temperaturer och föroreningar som gör att isen fryser på olika sätt, och dessa variationer har gjort det svårt för isgenomträngande radar att identifiera fickor med vatten under isen. Chu och hennes kollegor utvecklade ett sätt att korrigera för dessa variationer genom att använda 3D termomekaniska inlandsismodeller och kunskap om inlandsisens kemi för att få fram reflektiviteten som indikerar vatten i radardata.

I studien, forskarna beskriver var vatten förekom inuti isen i början av smältsäsongen och var det fanns i slutet av vintern i Russell Glacier och angränsande Isunnguata Sermia, i västra Grönland. De visade att tidigt under smältsäsongen, det mesta av smältvattnet som nådde berggrunden var längs sedimentfyllda dalar under glaciärerna. I kontrast, under vintern, huvuddelen av regionens subglaciala vatten kunde ses samlas i högre berggrundsryggar, medan dalarna på lägre höjder mestadels var torra.

Forskarna misstänker att under varmare väder, vattentryck öppnar dräneringssystem i isen, låter smältvatten från ytan rinna igenom till trågen nedanför. Dessa kanaler kan stängas på vintern eftersom mindre vatten strömmar in och vattentrycket minskar. I trågen, det sedimentfyllda golvet möjliggör bättre dränering. "Allt kvarvarande subglacialt vatten fortsätter sannolikt att sippra genom grundvattendräneringen, lämnar lite vinterförvaring vid isbäddsgränssnittet, " skriver författarna. Men åsarna är gjorda av mindre permeabelt material, så att vatten kan samlas på dem.

Vattnets effekt är tydlig i glaciärernas växlande hastighet under året. Under smältsäsongen 2010, Russell Glacier flödade mer än dubbelt så snabbt som den gjorde i slutet av följande vinter, skriver författarna. Glaciären tar fart på försommaren, tyder på att vattentrycket stiger snabbt där, sa Chu. Det bromsar snabbt i slutet av sommaren, vilket tyder på att bildandet av kanaler i isen skapar effektivare, snabbare dränering av smältvattnet från glaciärbädden, skriver forskarna.

Grannlandet Isunnguata Sermia accelererar långsammare. Det kan associeras med dess uppenbara utbredda subglaciala vattenlagringskapacitet, som kan hålla vattentrycket under vintern, sa Chu. Russell Glacier, i kontrast, har mindre vintervattenlagring och skulle uppleva en större ökning av vattentrycket i början av smältsäsongen.

"Våra fynd tyder på att vinterns subglaciala hydrologiska tillstånd kan förutsätta glaciärens svar på ytterligare smältvatten följande sommar, " sa Chu.

Tekniken som används i studien ger en tydligare bild av hur vatten rör sig under isen än någon annan befintlig metod, sa Joseph MacGregor, en glaciolog och geofysiker vid NASA-Goddard Space Flight Center som inte var involverad i studien.

"Vi har rådande idéer om hur vatten rinner på ytan av inlandsisar, genom inlandsisar, och under istäcken. Vad vi inte har är bra observationer av var vattnet är under isen för det mesta, "MacGregor sa. "Detta resultat förändrar det tillståndet. Det visar också värdet av luftburen fjärranalys för att testa grundläggande glaciologiska hypoteser."