محطات بحوث الشاى الجليدية: الاكتشافات العلمية في المناطق القطبية

مخيم نظم المعلومات الجغرافية (غرينلند)

The North Greenland Eemian Iemilling (NEEM) project, completed in 2010, operated a seasonal camp on the northwestern Greenland Ice Sheet, it recovered an ice core with a continuous record of the last interglacial direct period (the Eemian,:115,000–130,000 years ago). The follow-up East Greenland Ice Core targets (EGRving)

وقد وفرت محطات البحوث مقاييس للهدنة الأرضية للبعثات الساتلية مثل GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) و ICESat، وفي محطات قريبة من هوامش صحائف الجليد في غرينلاند وفي أنتاركتيكا، يقوم العلماء بتركيب أجهزة استقبال من طراز GPS لقياس الارتفاع الكبير في مستوى سطح الأرض حيث تفقد الغطاء الجليدي الكتلة.

وفي أنتاركتيكا، تستخدم Thwaites Glacier Collaboration] مخيمات بالقرب من واجهة الجرف الجليدي لنشر أدوات أوقيانوغرافية ومركبات مستقلة تحت الماء، وقد كشفت البيانات المستمدة من هذه المحطات أن المياه العميقة الدافئة تذيب الرفوف الجليدي من معدلات أعلى بكثير من المعدلات التي كانت مصممة سابقا، مما يؤدي إلى تعجيل خط الهبوط.

منطقة البحيرات دون الإقليمية والنظم الإيكولوجية دون السطحية

وقد رسمت مسوح الرادار من محطات البحث مئات البحيرات دون الإقليمية الواقعة تحت صحائف الجليد في أنتاركتيكا وغرينلاند، وأكبرها Lake Vostok، يقع على بعد 000 4 متر تحت الغطاء الجليدي في شرق أنتاركتيكا، وقد وصل التدحرج في محطة فوستوك إلى سطح البحيرة في عام 2012، حيث اكتسبت عينات من الظلمات العالية التي كشفت عن وجود نظم إيكولوجية متماثلة.

وفي مشروع Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling (WISSARD)، نجح مخيم على صحيفة الجليد في غرب أنتاركتيكا في حفر 800 متر من الجليد للوصول إلى بحيرة ويلانز، وكشفت العينات عن وجود نظام إيكولوجي مزدهر للبكتيريا وأثريا يستمد الطاقة من آثار ثلجية هامة.

رصد الغلاف الجوي وأوزون

وقد اضطلعت محطة الهالي بدور محوري في اكتشاف ثقب الأوزون في أنتاركتيكا في عام 1985، باستخدام مطياف دوبسون الأرضية، ومنذ ذلك الحين، تتابع الرصد المستمر في هالي ومحطات أخرى (القطب الجنوبي، القبة جيم) استعادة طبقة الأوزون بعد بروتوكول مونتريال، كما توفر هذه المحطات بيانات حرجة عن الديناميات الستراتية، والأفكار القطبية، وتأثير تغيرات المناخ على استنفاد الأوزون.

وفي غرينلاند، تُقيس محطة القمة الهباء الجوي والكربون الأسود وترسيب الزئبق، وهذه البيانات أساسية لفهم كيفية وصول التلوث الصناعي إلى المناطق القطبية، وتؤثر على ألبويدو الكيس، والكربون الأسود من حرائق الغابات وحرق الوقود الأحفوري، والثلج المظلم، وزيادة الامتصاص الشمسي، والتعجيل بالذوبان، وقد أظهرت الحملات الميدانية التي أجريت في مؤتمر القمة أن حتى الكميات الصغيرة من الكربون الأسود يمكن أن يكون لها أثر قابل للقياس على معدلات الذوب.

التكنولوجيات المستخدمة في بحوث صحائف الجليد

إن البيئة القطبية القاسية تتطلب أدوات قوية، كثيرا ما تكون مصممة خصيصا، وقد تطورت التكنولوجيا في محطات البحث في مجال صفائح الجليد على مدى السنوات الستين الماضية من الأدوات اليدوية البسيطة إلى نظم آلية متطورة.

Ice-Penetrating Radar and Seismic Surveys

ولرسم خرائط لطبوغرافيا السرير والطبقات الداخلية لصحائف الجليد، يستخدم الباحثون Airborne and ground-penetrating radio. وتوفر الطائرات المجهزة بنظم رادارية، مثل أجهزة ناسا ]Operation IceBridge، وأجهزة المسح الأرضية للأشعة فوق سطحية لمحطة ماكموردو، ومحطة القمة،

وفي محطة أموندسن - سكوت، يستخدم مرصد إيسيكوب نيوترينو الجليد نفسه كجهاز للكشف، ويدفن أكثر من 000 5 جهاز استشعار بصري في كميض مكعب من الجليد الواضح لكشف النيوترينات ذات الطاقة العالية من مصادر الكونية، وعلى الرغم من أن الهدف الرئيسي هو الفيزياء الفلكية، فقد صقل المشروع أيضا فهمنا للممتلكات البصرية والميكانيكية العميقة.

Ice Coring Drills

(ب) إنَّ هُناك مُثَبَبَتات من محطات البحث في صفائح الجليد هي: كهرباء ميكانيكية تستخدم في استخراج النواة، و الحفر الأساسية القائمة على الكبريت المستخدمة في برنامج تطوير التكنولوجيا، وNGRIP، وEGRIP يمكن أن تصل إلى عمق أكثر من 000 3 متر.

Autonomous Weather Stations and AWS

ولرصد الظروف السطحية على مدار السنة، تقوم شبكات البحوث مثل مشروع محطة الأشعة الآلية (AWS) ((FLT:0)) ((Antarctic Automatic Weather Station (AWS)) ((FLT:1]) (تديرها جامعة ويسكن) بنشر محطات تعمل بالطاقة الشمسية تنقل البيانات عن طريق السواتل، وهذه المحطات تقيس درجة الحرارة، والضغط، وسرعة الرياح، وتراكم الثلج، وهي توضع في مواقع نائية تزورها مرة واحدة فقط من كل بضع سنوات الصيانة الحاسمة.

رفوف دون إقليمي ومدافع رشاشة

وتستلزم البيئات دون الإقليمية مركبات آلية متخصصة، وقد تم نشر مركبات مستقلة ذاتية من مخيمات في صحيفة روس آيسيف (FLT:1]) و]NUI (Nereid Under Ice) من مواقع متشعبة من مواقع سواتل " Icelf " لاستكشاف المناطق البرية لكاميرات " ذيفلينس " ، ويمكن لهذه المركبات أن تحمل خرائط ثلجية.

الاستشعار عن بعد وتقييم السواتل

(ب) محطات البحوث ذات أهمية حاسمة بالنسبة لأجهزة السواتل المعايرة: تُستخدم محطات النظام العالمي لتحديد المواقع الأرضية في مؤتمر القمة وفي مختلف مواقع أنتاركتيكا سجلات مستمرة للحركة القشرية، تستخدم لتصحيح بيانات الجاذبية الساتلية (GACE Follow-On) وتُستخدم الحفريات السطحية والنواة الضحلة في المحطات للتحقق من عمق الجليد المستمد من السواتل ومن معدلات التراكم.

التحديات التي تواجه محطات البحوث

ويعاني العمل في المناطق القطبية من صعوبات تتطلب الابتكار الدائم والقدرة على التكيف.

الطقس الحاد والبرد

ويمكن أن تنخفض درجات الحرارة في المراكز الداخلية إلى ما دون - 80 درجة مئوية (112 درجة ف) في الشتاء، مع جعل دفء الرياح أكثر برودة، وفي محطة القطب الجنوبي التابعة لمدينة أموندسن - سكوت، يبلغ متوسط درجة الحرارة السنوية - 49 درجة مئوية. ويجب أن تكون المعدات مصممة خصيصا للعمل في هذه المناطق المتطرفة: فالبطاريات تفشل، والسوائل الهيدروليكية، واللدائن تتحول إلى نسيج.

السوقيات والاقتطاعات

ويجب نقل كل ما يلزم تقريباً من أجل الحياة اليومية والبحوث بواسطة طائرات (من طراز LC-130 المجهزة بالمزلاجات في القطب الجنوبي، أو توين أوتر في مخيمات أصغر) أو عن طريق السفن إلى محطات ساحلية مثل ماكميردو ثم تتدفق إلى الداخل، والوقود للتدفئة والمولدات هو أهم السلع الأساسية، وتكلفة العمليات هائلة: يتجاوز برنامج أنتاركتيكا 400 مليون دولار سنوياً.

الحياة الشتوية

وتحتاج المحطات التي تعمل على مدار السنة، مثل القطب الجنوبي، وهالي، ومؤتمر القمة، إلى طاقم صغير ليتحمل شهورا من الظلمة والعزلة الكاملة، ويجب اختيار أفراد الشتاء بعناية من أجل القدرة على التعافي النفسي، حيث سيتم فصلهم تماما عن العالم الخارجي لمدة ٧-٨ أشهر، وتشكل حالات الطوارئ الطبية شاغلا خطيرا؛ وهناك العديد من المحطات التي لديها أطباء مدربون ووصلات تطبيب عن بعد، وقد درست التحديات النفسية على نطاق واسع، كما أن محطات الإجهاد الحديثة توفر صالات رياضية رياضية.

الشواغل البيئية

ويجب أن تقلل محطات البحوث من آثارها البيئية إلى أدنى حد، إذ أن إدارة النفايات تخضع تماما لنظام معاهدة أنتاركتيكا، ويجب إزالة جميع النفايات (بما في ذلك مياه المجارير) أو معالجتها، كما أن محطات جديدة مصممة بكفاءة الطاقة في الاعتبار: تستخدم محطة القطب الجنوبي نظاما للجيل المشترك يسترد حرارة النفايات من المولدات؛ ويتلقى هالي السادس طاقة من مزيج من مولدات الديزل والتربينات المتجددة، ومع ذلك، فإن البصمة الكربونية من البحوث القطبية ذات أهمية، ويروجون على نحو متزايد من مصادر الطاقة

توجيهات المستقبل لمراكز بحوث الشاى الجليدية

[FLT:] New decade[FLT: /FLT

ومن منظور السياسات المتعلقة بالمناخ، ستظل البيانات الواردة من هذه المحطات ضرورية للتقييمات الدولية، مثل تلك التي أجراها الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ ، وسيتوقف معدل ارتفاع مستوى سطح البحر اعتمادا كبيرا على القرارات التي تتخذ اليوم، وستستمر محطات البحوث في مجال صفائح الجليد في توفير البيانات الصعبة اللازمة لتتبع هذا المسار، حيث تدفأ المناطق القطبية أسرع من المتوسط العالمي (المتوسط العالمي).

وفي الختام، فإن محطات البحث في صحيفة الجليد هي أكثر بكثير من مختبرات العلوم النائية - فهي عناصر متكاملة من النظام العالمي لرصد المناخ، وقد حولت اكتشافاتها فهمنا للمناخ الماضي، وعمليات فقدان الجليد الحالية، واحتمالات ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل، وتضاهي تحديات العمل في هذه البيئات المتطرفة الأهمية العميقة للبيانات التي تولدها، وبما أن العالم يواجه واقع كوكباً مشتعلاً، فإن هذه المحطات ستستمر في التكيف مع المعارف المطلوبة.