Under de senaste fyra decennierna har det uppvärmande klimatet och havstemperaturerna snabbt förändrat Grönlands inlandsis, vilket skapar oro för marina ekosystem och vädermönster över hela världen. Miljön har utmanat forskare i deras försök att mäta hur vatten rör sig och smälter inlandsisen eftersom utrustning kan förstöras av isberg som flyter nära glaciärerna.
Forskning från University of Maine, som samlats in med en ny metod, har grävt fram ny information för att hjälpa forskare att bättre förstå cirkulationsmönster för havsvatten runt glaciärer. En grupp pionjärer inom glacialforskning fäste GPS-enheter till isberg och använde sin rörlighet för att förstå fjordens cirkulation, vilket i slutändan kan förbättra klimatmodellernas noggrannhet.
Under somrarna 2014 och 2019 spårade GPS-enheterna varje timme förändringar i positionen för 13 isberg när de passerade genom Grönlands Ilulissat isfjord mot havet.
Började som forskning under sin tid vid University of Oregon, UMaine biträdande professor i geomatik Kristin Schild samlade in fjorddata med en kollega från UO, geovetenskapsprofessorn och oceanografen David Sutherland.
År 2020 använde en grundutbildningsstudent, Sydney Baratta, dessa datauppsättningar som fokus för sitt seniora slutstensprojekt. Baratta fortsatte sin forskning om sina forskarstudier och bearbetade och analyserade sina resultat och publicerade resultaten i Journal of Geophysical Research:Oceans .
Studieresultat visade att cirkulationen i den primära fjorden i hög grad påverkas av sötvattenflödet från anslutande biflodsfjordar, vilket är mycket viktigt att beakta i cirkulationsmodeller. Sådana modeller kan sträcka sig från att studera havsströmmar till att förutsäga den hastighet med vilken havsnivån kan stiga.
"Att kunna utnyttja de många isbergen som finns i den här fjorden är verkligen unikt för studien", säger Baratta.
Ilulissat Icefjord är hem för Sermeq Kujalleq, en av de snabbaste och mest aktiva glaciärerna i världen. Detta gör fjorden till en bra, men utmanande plats för att förstå glaciärers interaktion med havet och förutsäga hur de isiga jättarna reagerar på havsuppvärmningen.
"Tänk på isbitar i ett glas vatten. De flyter", sa Baratta. "Men om det är i en fjord, under påverkan av andra krafter som vind och strömmar, rör sig isbergen runt. Det vi ville göra var att sätta GPS-spårare på dessa isberg för att sluta sig till hur cirkulationen i fjorden är och se hur det är påverkas av miljön."
Carlos Moffat, som forskar om interaktioner mellan glaciärer och hav och polar oceanografi vid University of Delaware, sa att utrustning som är stationerad i fjordar vanligtvis krossas av all rörelse. Hur Schild samlade in dessa datauppsättningar, sa han, var innovativt. Istället för att se isbergen som ett hinder, använde hon dem som ett verktyg för att bära och skydda utrustningen.
"Det är en situation där det du är intresserad av förstör din utrustning," sa Moffat. "Så vad de har gjort i den här studien är i princip att vända på manuset."
Grönland, där Ilulissat Isfjord ligger, och Antarktis har de största sötvattenreservoarerna av is i världen. Hur snabbt inlandsisarna smälter bidrar till havsnivåhöjningen över hela världen. På Grönland och Antarktis "doppar glaciärer sina tår" i havsvatten, sa Moffat, vilket kan tillåta havsuppvärmningen att accelerera hur snabbt isen smälter eller bryter upp i isberg.
Lauren Ross, UMaine docent i hydraulik och vattenresursteknik, sa att Baratta, Schild och Sutherlands resultat kommer att vara användbara för en rad forskning som rör fjordcirkulation, inklusive hennes expertområde - transport av material i vatten.
Hon studerade nyligen hur sötvatten som rinner in i en fjord negativt påverkade tillväxten av en skadlig mikroskopisk alg. Till skillnad från på Grönland hjälpte mer sötvatten ekonomin och ekosystemen kring fjorden.
"För att vara så exakta som möjligt måste vi ha de mest exakta data som kan matas in i modellerna", säger Ross. "Jag tror att det kommer att bli viktigare och viktigare när klimatet värms upp."
I likhet med Ross reflektion, sa Schild att inse att förändringar sker i miljön är utgångspunkten. Forskare arbetar nu för att fylla luckor i forskningen för att representera den föränderliga miljön och skapa bättre prediktiva modeller.
"Glaciärer har omformat globalt klimat och ekosystem i miljontals år", säger UMaines president Joan Ferrini-Mundy. "Ny forskning från våra världsberömda klimatforskare ger mer insikt i hur de interagerar med sina omgivande miljöer och spelar en avgörande roll för att förutsäga vår klimatframtid."
Medan den ständigt föränderliga Grönlandsisen har en dramatisk lokal påverkan, är den toppen av en hal sluttning som lutar mot förändringar över hela världen. Det som händer i de frusna fjordarna 3 000 mil norr om Maine påverkar New Englands skaldjursmat och har en roll i de alltmer förödande stormarna längs kusten.
"Allt hänger ihop", sa Baratta. "Förändringar som sker i Arktis kan ha trickle-down effekter som påverkar vad vi ser i Maine."
Mer information: Sydney J. N. Baratta et al, Ilulissat Icefjord Upper-Layer Circulation Patterns Revealed Through GPS-Tracked Icebergs, Journal of Geophysical Research:Oceans (2024). DOI:10.1029/2023JC020117
Tillhandahålls av University of Maine
