Verborgene Schmelzwasserpfade in Gletschern kartieren

Norwegische und estnische Forscher haben eine Methode entwickelt, um verborgene Schmelzwasserpfade in Gletschern zu kartieren. Ein besseres Verständnis dafür, wie sich Wasser innerhalb und unter den Gletschern bewegt, hilft dabei, die Bewegung, Schmelzraten und mögliche plötzliche Einbrüche von Gletschern besser vorherzusagen.

Dies würde wiederum den Küstengemeinden helfen, sich an den Klimawandel anzupassen, zu verstehen, wie sich Küstenökosysteme mit der zunehmenden Menge an frischem Schmelzwasser verändern werden, und den Anstieg des globalen Meeresspiegels besser vorhersagen zu können.

Das schmelzende Eis auf der Gletscheroberfläche wird durch große und komplexe Kanalnetzwerke in und unter den Gletschern transportiert. Diese Kanäle, die oft wilden Wasserrutschen in einem riesigen Vergnügungspark ähneln, haben einen großen Einfluss auf die Stabilität und die Geschwindigkeit des Abstiegs des Gletschers. Wie sich Wasser durch das Kanalsystem bewegt, ist weitgehend unbekannt, da es nicht oder nur schwer messbar ist.

Das Forscherteam der Universität Oslo (UiO), der Technischen Universität Tallinn (TalTech) und der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU) hat eine Methode entwickelt, die kürzlich in veröffentlicht wurde Die Kryosphärezur Kartierung der unterirdischen Kanäle mit kleinen Driftern, die mit Sensoren ausgestattet sind, die vom Wasserstrom getragen werden.

Die kleinen schwimmenden Drifter, die ungefähr die Form, Größe und das Gewicht einer durchschnittlichen Gurke haben, sind mit Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und Magnetometern ausgestattet, die die Bewegung des Schwimmers registrieren, sowie mit einem Satellitenempfänger und Funkspeck, um seine Position zu registrieren, wenn sie im Wasser verschwinden Gletscher und tauchen am Gletscherausgang wieder auf.

Da ein GPS-Signal Eis nicht durchdringen kann, kann der Standort des Drifters nicht mit einem GPS-Empfänger registriert werden. Die einzigen Signale, die der Drifter aufzeichnet, sind die Beschleunigung und Drehung seines eigenen Körpers in Bezug auf das Magnetfeld der Erde.

Dr. Laura Piho, eine Mathematikerin von TalTech, verwendete KI-Methoden, um diese Signale zu analysieren. Inspiriert von der Forschung auf dem Gebiet der Bewegungsanalyse von Menschen und der Roboternavigation sucht ihre Methode nach eindeutigen Sensorsignalen, während Drifter über Mäander reisen und Wasserfälle hinunterrutschen und hinabstürzen. Sie schätzt dann, wie sie ausgerichtet sein sollten, damit der Drifter von einem Punkt zum nächsten reisen kann. Als solche konstruiert sie den wahrscheinlichsten Weg, den der Drifter zwischen der Registrierung seiner GPS-Koordinaten am Kanaleingang und -ausgang zurückgelegt haben könnte.

Dr. Andreas Alexander, ein Glaziologe von UiO, sagt: „Jetzt können wir direkt messen, wie Wasser mit manchmal wahnsinniger Geschwindigkeit durch diese Kanäle strömt und die Basis des Gletschers unter Druck setzt.“ Der schwierigste Teil der glaziologischen Feldarbeit ist jedoch normalerweise das Aufstellen und Einholen der Ausrüstung. Das Team testet seit mehreren Sommern, klettert auf Gletscher oder schickt Drohnen, um ihre Geräte in die Gletscher zu werfen.

Das Design der ursprünglich bei TalTech für eine ganz andere Anwendung (Druckmessung in Wasserkraftturbinen) entwickelten Geräte ist besonders robust, um Stürze von gigantischen Wasserfällen in großen Gletschern zu tolerieren und mit Satellitenempfängern und Funkfeuern ausgestattet, um sie an der Gletscherfront zu orten . Trotzdem gehen viele der Geräte in Moulins (tiefe senkrechte Schächte, durch die Wasser in den Gletscher eindringt) zu Bruch oder bleiben im gigantischen, verborgenen Netz von Gletscherflüssen und -seen stecken.

Prof. Maarja Kruusmaa von TalTech und NTNU sagt: „Die Herumtreiberjagd war jeden Sommer unsere aufregendste und am meisten erwartete Unterhaltung.“