Kongsvegen, den arktiska glaciären på Svalbard där vi genomförde vår forskning. För att ta reda på vad som ligger hundratals meter nedanför, borrade vi ner till sedimenten under glaciären (se gröna stjärnor). Där installerade vi en plogmätare för att mäta krafterna vid glaciärens bas, och flera seismometrar för att "lyssna" på glaciärens vibrationer. Vi sätter också upp seismometrar på olika ställen (gula prickar) på glaciärens yta. Kredit:T.V. Schuler
Det här är det, vi har nått botten av glaciären. Det är 327 meter under våra fötter. Efter att ha borrat i isen i sex timmar, spränger vår hetvattenstråle in i sedimentet. Slangen som förbinder den med ytan slutar rulla och Thomas Schuler, projektledaren, bekräftar att basen är nådd.
Jag kliver av helikoptern och Coline Bouchayer, en Ph.D. forskare som övervakar projektet, berättar de goda nyheterna. Vi släppte en lättnadens suck — John Hult, projektingenjören, och Svein Oland, en mekaniker från Norska Polarinstitutet, är särskilt nöjda. Vi hade försökt utföra samma operation i våras, men temperaturerna på -30°C frös vattnet i borrsystemet, vilket gjorde det omöjligt att fortsätta. Den här gången för de motorer som fortfarande är igång en lukt av diesel till de frusna länderna runt oss.
Vårt mål här är inte att rekonstruera tidigare klimat genom att utvinna iskärnor som uppdrag i Antarktis eller Grönland. Istället är det för att utforska vad som händer hundratals meter under ytan, där glaciären vilar på sin bädd av stenar och sediment. Det är här deras stabilitet står på spel, eftersom flytande vatten från ytan sipprar in och fungerar som smörjmedel.
Snabbt stigande temperaturer orsakade av klimatförändringar kommer att smälta glaciärer och utlösa instabilitet, vilket förutspåtts av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Den nuvarande politiken beräknas resultera i en uppvärmning på cirka 2,7°C över förindustriella nivåer år 2100, långt över den rekommenderade högsta gränsen på 1,5°C enligt Parisavtalet. Sådana skillnader kan vara drastiska för glaciärer. Dessa isdrakar, som ser ut som om de sov, kan vakna lite för plötsligt, vilket framgår av den senaste tidens kollaps av glaciärer i de italienska alperna.
Glaciärernas rörelse (från några meter till flera kilometer per år) liknar den för en mjuk ost på en sluttande bräda:de svajar över hela sin höjd och kryper under sin egen vikt. Ju brantare och tjockare de är (upp till flera kilometer), desto snabbare flyter de till lägre höjder. Tack vare det tunna lagret av vatten mellan isen och dess steniga bädd kan glaciärer fördubbla sin hastighet mellan vinter och sommar. Medan de flesta glaciärer har en stabil säsongscykel, har vissa, inklusive Kongsvegen, sett sin årliga hastighet öka under åren.
Detta är känt som en glacial våg. Sedan 2010 har hastigheten på den övre delen av Kongsvegen ökat från några meter om året till över 40 – en tiofaldig ökning. För närvarande påverkar detta bara den övre delen av glaciären, men vi ser en progression från år till år mot de lägre områdena.
Vi tror att denna dynamik kan leda till en destabilisering av glaciären, och om detta händer kan denna glaciär, som är mer än 15 km lång, 2 km bred och 300 m tjock, störta ner i havet och orsaka stora skador på hela fjorden. Och Kongsvegen är bara ett av tusentals fall över hela världen. För att förstå detta smälter vi oss nedåt och kastar våra instrument in i glaciärens okända hjärta.
Vårt vetenskapliga uppdrag syftar till att lyssna på Kongsvegen och mäta krafterna som den utövar på sin underliggande steniga bädd. Om dessa krafter är större än vad sängen kan hålla, så börjar vi få allvarliga problem.
Glaciärer rör sig tack vare närvaron av flytande vatten vid gränsytan mellan isbädden. Även den minsta rörelse skapar en vibration som kan registreras av våra seismometrar. Kredit:Ugo Nanni, författare tillhandahållen
En glaciärs minsta rörelse genererar en vibration som innehåller avgörande information om dess dynamik. Ljudet av glaciärer är primitivt. Det går från dina öron till dina tarmar. Du hör din önskan om utforskning såväl som vårt samhälles inverkan på vår miljö. Det är svårt att säga om de sörjer, sjunger eller skrattar, men de är absolut inte tysta. I år följde min vän Clovis Tisserand, en ljuddesigner, med mig för att spela in dessa röster från Arktis.
Mitt jobb är att analysera dessa ljud för att förstå hur glaciären rör sig, hur den reagerar på ytsmältning, hur dess sprickor öppnar sig och vad som händer i dess djup. För att göra detta använder vi seismometrar, som traditionellt används för att studera jordbävningar. Sedan 2020 har vi installerat ett 20-tal av dessa längs Kongsvegens längd och i dess djup. Med ett sådant nätverk kan vi lyssna på hela glaciären, som en läkare med ett stetoskop, och dess hemligheter (som vi nyligen gjorde i de franska alperna). Ovanpå dessa seismometrar har vi även installerat ett ganska ovanligt instrument, en lång 2m stålstav planterad på 360m djup som kallas en plogmätare (se bilden nedan).
Den fleråriga accelerationen av Kongsvegen mätt av Jack Kohler (Norska Polarinstitutet) och hans team. Den visar att glaciärens hastighet har ökat från några meter år till mer än 40 i den övre delen av glaciären under det senaste decenniet. Denna acceleration sprider sig sakta mot glaciärens framsida. Bakgrundsbilden visar att denna acceleration ofta leder till att det bildas sprickor och kan leda till destabilisering av glaciären. Gula prickar och gröna stjärnor visar platsen för instrumentet utplacerat på glaciären.
På denna stav installerade John flera töjningsmätare för att mäta krafterna vid basen av glaciären. Plogmätaren vi installerade i somras överförde bara sina mått i några timmar innan den blev tyst trots dagar som John spenderade på att försöka återuppliva den. Lyckligtvis för Coline, vars Ph.D. är delvis baserad på dessa mätningar, den som installerades våren 2021 talar fortfarande. Sedan det datumet har vi därför kunnat mäta hur glaciären vibrerar, förvränger sig och glider som svar på förändringar i temperatur och nederbörd.
Att samla in dessa data var tidskrävande, kostsamt och föremål för många osäkerheter. Det möjliggjordes tack vare stödet från många kollegor, Norska Polarinstitutet och Sverdrupstationen i Ny Ålesund.
Vad ser vi under glaciären? Tidsserier av mätningar som samlats in på Kongsvegenglaciären under hela vårt uppdrag. Avrinningen (blå kurva) representerar mängden flytande vatten som strömmar genom glaciären. Kraften (röd kurva) representerar spänningen vid basen av glaciären. Den seismiska kraften (svart kurva) representerar mängden "vibrationer" i glaciären. Glaciärens hastighet visas med den gröna kurvan.
Tillbaka från fältet
Tillbaka från fältet går det långa månader, framför vår dator eller runt ett bord, omvandling, filtrering och jämförelse av kurvorna som ritats av våra observationer. Vi finner att dynamiken i Kongsvegen styrs av en smältperiod från juni till oktober, under vilken flera tusen liter vatten strömmar varje sekund över glaciärens yta och bas. Varaktigheten och intensiteten av sådan smältning har observerats öka med den stigande temperaturen på grund av klimatförändringar.
Allt detta vatten smörjer basen av glaciären och orsakar en ökning av hastigheten och påfrestningarna inuti glaciären. Samtidigt mäter vi en ökning av intensiteten av glaciala vibrationer, relaterad till hydrologiskt buller och intensiv sprickaktivitet under påverkan av sommarvärme och glaciäracceleration. I somras observerade vi en ökad förekomst av sprickor och mätte en ökning av stress jämfört med förra året. Detta kan vara ett tecken på en kraftig acceleration eller till och med destabilisering av glaciären.
Vårt team, tillsammans med flera kollegor, analyserar för närvarande dessa resultat för att kvantifiera orsakerna till dessa förändringar, och därmed bättre förstå vad som leder till destabiliseringen av en glaciär i en smältande värld. + Utforska vidare
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
