Измерение льда в Гренландии с помощью оптического кабеля и лазера

Впервые оптоволоконный кабель и лазерное сканирование были использованы учеными для построения максимально точной компьютерной модели предполагаемого передвижения ледникового щита Гренландии.

В связи с высокой вероятностью глобальных климатических изменений такие исследования позволят в режиме реального времени проводить мониторинг изменений свойств ледяного покрова на глубину до тысячи метров и более.

Группа специалистов Кембриджского университета вместо установки традиционных датчиков, использовали для измерений высокочувствительное оптоволокно.

Значение и принцип новой технологии исследований

Раньше ученые предполагали, что изменение температуры ледяного щита плавно меняется под влиянием двух источников тепла. Сверху, от нагрева солнечными лучами и снизу, под действием геотермальной энергии и процесса трения, возникающего от движения льдов по грунту в сторону океана.

На этом предположении основывались расчеты и прогнозирование повышения уровня моря, которое до этих исследований не давало четкой и ясной картины происходящего у подошвы ледниковой плиты.

Исследования, проводимые при помощи луча лазера, пропускаемого по оптоволоконному кабелю, показали, что температура льда в теле массива распределяется неоднородно и зависит от возраста пластов, типа и состава льда в теле плиты.

Влияние на внутреннюю термодинамику оказывают скрытые трещины, разломы, вулканическая пыль, содержащаяся в глубинных пластах. Эти параметры, их влияние на процессы таяния ледников еще предстоит детально исследовать.

Новая технология основывается на принципе искажений рассеянного светового луча от лазерного импульса в оптоволокне при изменении температуры окружающей среды. Полученные данные позволяют фиксировать пространственные изменения температур в ледяном массиве большой протяженности с высоким разрешением.   

В дальнейшем планируется разработать методики, позволяющие определять не только температурные колебания, но и детальные деформации льда в высоком разрешении в режиме реального времени. Это позволит фиксировать передвижение пластов, прогнозировать изменение подледникового ландшафта.

Преимущества использования в исследованиях оптоволоконных технологий

Такой способ доказал на практике выгодные преимущества:

• если датчики располагаются на большом расстоянии друг от друга, то при помощи оптоволокна, проложенного в скважине нужной глубины, можно выполнять измерения температуры по всей длине кабеля, получая подробную детализацию изменения температурного режима;

• замеры по всей длине кабеля позволяют определить мельчайшие деформации в теле льда, скорость его передвижения;

• оптоволоконный кабель выполняет функцию универсального датчика температуры по всей протяженности, что помогает получать точные данные температур в теле ледяного массива на расстояниях большой протяженности.

Теперь есть возможность более точного прогнозирования. Можно выяснить, как и с какой скоростью движется лед, исследовать происходящие в теле плиты термодинамические процессы, влияющие на скорость таяния.

Благодаря новым исследованиям можно оценить динамику потери массы ледяного щита, механизмы, влияющие на глобальное повышение уровня моря. Появилась перспектива моделировать дальнейшие процессы таяния ледяного щита на основании более точных данных. Полученные знания дают возможность заранее подготовится к последствиям глобального потепления, объективно оценивая реальные риски и угрозы повышения уровня мирового океана.