Forskare från Niels Bohr Institute, Köpenhamns universitet, Danmark, studerade satellitfotografier av sjön Catalina, en isdämd sjö på östra Grönland – och blev verkligen förvånade:obemärkt av vetenskapen såväl som människor som bor i området, sjön har varit källan till fyra stora översvämningar under de senaste 50 åren - var och en representerar en häpnadsväckande mängd energi, motsvarande upp till 240 Hiroshima-bomber. "Nästa utbrott håller på att byggas upp och kan hända så snart som 2018-19", säger Aslak Grinsted, chef för forskargruppen.

Om en glaciär som håller tillbaka en isdämd sjö börjar läcka, slutresultatet kan bli utsläpp av nästan outgrundliga mängder vatten i form av en översvämning.

Under de senaste 200 åren har vetenskapen registrerat ett stort antal utbrott från isdämda sjöar i bergsområden över hela världen från Norge till USA, Island, Kirgizistan, Kanada, Österrike och Schweiz. I de flesta fall har det varit känt i förväg att ett utbrott var på gång, uppmana något beredskapstillstånd för att undvika förlust av liv.

Dock, några av de största översvämningarna som någonsin registrerats har varit okända tills nyligen.

Dessa utbrott - totalt fyra som ägde rum mellan 1966 och 2012 - kommer från Catalinasjön, en isdämd sjö på Renland, en 100 kilometer lång ö i Scoresbysund Fjord på östra Grönland, belägen ca 180 kilometer väster om Scoresbysund bosättning (Ittoqqortoormiit). Och vart och ett av dessa utbrott har släppt i storleksordningen 2,6-3,4 kubikkilometer sötvatten.

3,4 kubik kilometer vatten är något mer än en dusch - det motsvarar 3.400 miljarder liter. Som, enligt vetenskapliga rapporter som täcker perioden från 1818 till idag, har katapulterat Catalinasjön till topp-5-rankingen på det genom tiderna bästa diagrammet över registrerade översvämningar som kommer från isdämda sjöar; endast överträffad av utbrott i Argentina och USA med en dunkande etta - 5,400 miljarder liter från Hubbard Glacier i Alaska 1986 - som den obestridda rekordhållaren.

Alla detaljer om de grönländska megautbrotten kommer att "bli offentliga" via en artikel som visas i det kommande numret av Vetenskapliga rapporter .

Artikeln är skriven av Dorte Dahl-Jensen, Christine Hvidberg och Aslak Grinsted - de tre forskarna från Center for Ice and Climate vid Niels Bohr Institute som gjorde upptäckten - och Néstor Campos från Complutense University, Madrid, Spanien, som hjälpte det danska laget med att beskriva fenomenet.

"Dessa kolossala utbrott från sjön Catalina upptäcktes av en ren slump", medger adjunkt Aslak Grinsted, som ledde studien:

"Vi fick veta att ett antal olika satelliter har tagit bilder av Catalinasjön under de senaste 50 åren, från 1966-2016. Dessa bilder är nu fritt tillgängliga, och när vi bestämde oss för att ta en titt på dem och strax efter började jämföra dem systematiskt, de gav information om anmärkningsvärda fluktuationer i sjöns vattenstånd."

"Det var så vi upptäckte de fyra översvämningarna från Catalinasjön som alla har ägt rum under vintersäsongen, typiskt från november till mars", säger Aslak Grinsted:"Den första mellan 1966 och 1972, den andra 1988-89, den tredje 2003-2004 – och den sista 2011-12."

Genom att analysera data från fotografierna kunde forskarna konstruera en modell som – med viss säkerhet – kan förutsäga när nästa utbrott från sjön kan förväntas ske, förklarar Aslak Grinsted:"Det håller verkligen på att byggas just nu, och enligt modellen kommer det att ske senast 2023. det kan inträffa så snart som nästa år, vintern 2018-19."

Osäkerheten kring tillkomsten av nästa megautbrott från Catalinasjön kan tillskrivas de stigande temperaturer som upplevts på Grönland och i de arktiska områdena under dessa år på grund av den globala uppvärmningen – vilket ökar nedsmältningen av glaciärer och därigenom skapar barriärer som håller vattnet "inombords" i isdämda sjöar som läcker snabbare än väntat, förklarar Aslak Grinsted.

Vattennivån sjunker – nästan – fritt

Sett på avstånd, Renlands inlandsis – som tornar upp sig cirka 2 500 meter över Scoresbysund Fjord – skapar nästan en illusion av att den klippiga och branta ön bär vita vinterhuvudbonader.

Catalinasjön – uppkallad efter det legendariska amerikanskt byggda amfibieflygplan som användes för att utföra flygkartläggning av Grönland under 1950-talet – ligger 600 meter över havet i en dal. Två mindre sjöar längre upp på berget matar den med vatten som smälter utanför Renlands inlandsis under sommarsäsongen – och matar den väl, som Aslak Grinsted påpekar:

"Det är ingen damm - Catalinasjön är cirka 10 kilometer lång och i genomsnitt två kilometer bred, och i vissa delar kan det vara hundratals meter djupt. Så vitt jag vet, djupen har aldrig kartlagts systematiskt – även om ett antal expeditioner har besökt sjön genom åren, några har till och med seglat på den, med en fransk expedition sommaren 2016 som den senaste."

"Samma brist på säkerhet verkar finnas när vi pratar om möjligt vilda liv i Catalinasjön - men den biologiska delen är inget jag och mina kollegor från NBI kommer att gå in på, vi har fullt upp med att försöka förstå mer i detalj vilken dynamik som ligger bakom översvämningarna."

När det gäller sjöns djup, NBI-forskaren gör, dock, har lite kunskap - tack vare just de satellitbilder de analyserade, Aslak Grinsted förklarar:"När du börjar granska dessa fotografier – de äldsta, de från 1966, togs av Corona KH 4-A, en amerikansk spionsatellit aktiv från 1963-69 – man inser plötsligt att vattennivån i Catalinasjön kan fluktuera så markant att man nästan får intrycket att det är i fritt fall. Den kan fluktuera upp till 150 meter – vilket är mycket vatten med tanke på att sjöns yta mäter runt 20 kvadratkilometer.

Efter att ha studerat ett par "före-och-efter"-fotografier av fluktuationer av den storleken, Jag började undra:Hur kom allt det vattnet ut av Catalinasjön under en mycket kort tidsperiod – och vad är dynamiken bakom dessa utbrott? Och det var då vi bestämde oss för att titta närmare på fenomenet."

Lyfter upp glaciären

En glaciär som mäter 40 kilometer lång, namngiven för att hedra den brittiske geologen Sir Edward Bailey (1881-1965), är "korken" som – för det mesta – barssmältvatten som kommer från Renlands inlandsis från att kontinuerligt strömma ut ur Catalinasjön. Glaciärens nedre ände, det är tungan, möter nästan Scoresbysund Fjord - där den enorma mängden vatten slutligen leds ut när sjön Catalina inte kan hålla igen, säger till Aslak Grinsted:

"Dynamiken bakom dessa översvämningsutbrott verkar hänga ihop med vattentrycket i Catalinasjön. Det som händer är förmodligen att när vattennivån i sjön når en viss hög på grund av ihållande inflöde , trycket på glaciären nedanför blir så kraftigt att det inte längre kan fungera effektivt som en "kork" – vilket i sin tur gör att vatten börjar rinna under glaciären och därmed lyfter den. Vår modell visar att efter detta, vattnet från sjön kommer – någon gång – att börja smälta sig igenom Edward Bailey Glacier – och därigenom i verkligheten 'borra' en tunnel som kommer att fungera som ett avloppsrör."

Detta avloppsrör kommer att leda vattnet från sjön Catalina in i Scoresbysund Fjord, säger Aslak Grinsted:"Och om man tittar på massan av energi som frigörs under hela processen, vi pratar verkligen om stora siffror – för energin bakom ett utbrott av översvämning som släpper ut i storleksordningen 3,4 kubikkilometer sötvatten är faktiskt lika med 240 atombomber av den typ som amerikanerna släppte över Hiroshima under andra världskriget. Och det är tillräckligt med energi för att "borra" en 20 kilometer lång tunnel med en diameter på 55 meter rakt genom Edward Bailey-glaciären."

Konsekvenser okända

Vad händer när så mycket vatten leds ut i Scoresbysund Fjord under bara några månader? "Det är en så kallad bra fråga", säger Aslak Grinsted:

"Vi frågade människor som bor i Scoresbysund – i Ittoqqortoorniit – om de minns att de märkte något ovanligt under de fyra översvämningar som vi nu vet har ägt rum mellan 1966 och 2012, och alla sa "nej" - vilket förmodligen betyder att översvämningarna inte gjorde det, till exempel, orsaka att vattennivån i Scoresbysund Fjord stiger markant.

Huruvida dessa utbrott översvämningar på något sätt kan påverka havsströmmar längs östra Grönland är en annan aspekt – och det är öppet för spekulationer, för vid det här laget vet vi helt enkelt inte svaret."

Aslak Grinsted och hans kollegor från Niels Bohr Institutet vill undersöka översvämningarna från sjön Catalina ytterligare, och de har kommit på ett antal idéer för att göra just det, han säger:

"Just nu byggs ett nytt utbrott i sjön – och baserat på våra observationer kan vi se att under perioden 1966 till 2012 har intervallen mellan dessa utbrott från Catalinasjön förkortats i takt med de stigande temperaturerna i de arktiska områdena."

"Dock, denna förkortning av intervallen mellan utbrott av översvämningar är knappast specifik för Catalinasjön. Vi ser en global ökning av temperaturerna under dessa år - och det vi har dokumenterat i Scoresbysund Fjord kan därför tyda på att isdämda sjöar över hela världen håller på att bli mer oförutsägbara och potentiellt farligare eftersom utbrott och översvämningar kan inträffa kl. kortare varsel än historiskt sett. Genom att följa Catalinasjön noga kan man hoppas få information som kan användas vid övervakning av isdämda sjöar över hela världen, och vi kommer nu att försöka säkra finansiering för vidare forskning."

Forskarna planerar att koppla ett stort antal GPS-baserade instrument till Edward Bailey-glaciären – för att övervaka alla rörelser i denna 40 kilometer långa ismassa. Dessutom vill de sätta upp kameror för att dokumentera nästa utbrott från sjön Catalina – och för att i detalj kartlägga sjöns djup.

Sedan 1988 har Niels Bohr Institutet bedrivit forskning i den norra delen av Renland – där ett antal iskärnborrningar har skett. Dock, forskarna bakom den nya forskningen har ännu inte besökt Catalinasjön, Aslak Grinsted säger:

"Vi känner bara till sjön från satellitbilderna - så att åka dit skulle vara riktigt spännande. Föreställ dig att faktiskt segla på den."