I mer än ett decennium, ett team av forskare och studenter från University of Montana har studerat dynamiken hos Grönlandsisen när den reagerar på ett värmande klimat. University of Montana (UM) Institutionen för geovetenskap forskare Toby Meierbachtol och Joel Harper sa att vatten alltid har varit centralt i deras forskning.

"Vattnet från smältningen av isen kan rinna från ytan till havet och bidra till havsnivåhöjningen, den kan återfrysa på plats och faktiskt värma isen, och den kan till och med nå botten av inlandsisen och fungera som ett slags smörjmedel för att få isen att glida snabbt över sin bädd, "Sa Meierbachtol. "Vikten av vatten för att kontrollera Grönlands svar på uppvärmningen är svår att överskatta."

Men medan mycket av deras fokus har varit på vikten av vatten för att kontrollera processer som sker på inlandsisen, deras senaste forskningsrön har ändrat ordningen på deras tänkande.

Som beskrivs i deras senaste artikel i Naturgeovetenskap , Meierbachtol, Harper och ett internationellt team av forskare upptäckte att förändringar av inlandsisen har en omedelbar inverkan på grundvattnet under Grönlandsön, ett område större än delstaten Alaska.

"Vi har fokuserat på vattnets inverkan på inlandsbytet, ", sa Harper. "Men våra senaste rön visar att förändringar i inlandsisen har en verklig inverkan på den arktiska hydrologin – särskilt det massiva grundvattensystemet som sträcker sig under inlandsisen."

Denna senaste uppenbarelse inträffade tack vare ett äktenskap av borrtekniker, med internationella samarbetspartners som borrar ett vinklat hål 650 meter genom berggrunden under en glaciär på Grönland för att mäta grundvattenförhållandena djupt under inlandsisen. Under tiden, UM och University of Wyoming forskare borrade 32 hål från toppen av glaciären, genom nästan en kilometer is, att mäta vattenförhållandena i gränsytan mellan is och berggrund, som bildar en viktig gräns som styr grundvattenflödet nedanför.

Systemet som UM har fulländat genom åren innebär att man borrar med en kombination av mycket varmt vatten under högt tryck, vanligtvis i 12 eller fler timmar åt gången.

"Vi övar och repeterar för att få operationen att flyta smidigt, Harper sa, noterar att de alltid inkluderar en till två studenter på en expedition. "Alla i laget har en viktig och specifik roll att fylla."

Efter borrningen installerar teamet sensorer i iskolonnen och vid inlandsisen för att mäta isdynamik och vattenförhållanden när vattnet strömmar under isen till marginalen. Tid är alltid avgörande eftersom den kalla isen fryser hålet igen på så lite som två timmar.

Den dubbla borrmetoden underlättade de första mätningarna någonsin av grundvattnets svar på ett föränderligt inlandsis, och den åttaåriga dataposten gav några oväntade resultat.

"Genom att studera områden som var täckta av is 10, 000 år sedan under den senaste istiden, fältet har känt till att den enorma massan och de enorma mängderna vatten från smältande is kan påverka det underliggande grundvattnet, " Meierbachtol sa, "men paradigmet har varit att grundvattnets reaktion på inlandsbyten är lång:tusentals år. Vad vi har visat här är att grundvattnets reaktion på Grönlands förändring är omedelbar."

Denna nya förståelse kan ha viktiga nedströmsimplikationer för hur Grönlands gallring påverkar Arktis, sa Harper. Den tunna isen kan minska hastigheten på grundvattenflödet till havet, ändra vattentemperaturen och salthaltsbalansen som är viktig för havscirkulationsmönster.

"När jag tänker på de komplexa återkopplingar som uppstår från Grönlands pågående förändring, vi som fält har verkligen försummat grundvattenkomponenten eftersom vi trodde att den var mer eller mindre vilande under decennium till århundrade tidsskalor som är viktiga för oss som samhälle, " Sa Harper. "Men nu inser vi att grundvattensystemet faktiskt förändras ganska snabbt, och det finns några övertygande skäl till varför detta verkligen kan ha betydelse för det bredare Arktis."

Framtida forskning kommer att behöva arbeta för att kvantifiera effekterna av grundvattenförändringar på havet, både Meierbachtol och Harper noterade. Men det första steget var upptäckten.