Table of Contents

وتشكل محطات بحوث صفائح الجليد البُعدية مراكز علمية متخصصة أنشئت في أكثر البيئات تطرفا على الأرض: صحائف الجليد القطبية في أنتاركتيكا وغرينلاند، وهذه المرافق بمثابة عقدة حاسمة في شبكة رصد المناخ العالمية، وتوفر بيانات أساسية عن ديناميات الجليد، والتكوين الجوي، والتاريخ الجيولوجي، ومن خلال إتاحة عمليات الرصد الطويلة الأجل والتجارب الخاضعة للمراقبة، فإنها تؤدي إلى تحسين فهمنا الأساسي لكيفية تفاعل محطات الغلاف الجوي للأرض مع التنبؤات.

The Strategic Importance of Ice Sheet Research

إن صحائف الجليد الواسعة في أنتاركتيكا وغرينلاند تحمل حوالي ٩٩ في المائة من ثلج المياه العذبة في العالم، وإذا ما ذوبت بالكامل، فإنها سترفع مستويات سطح البحر العالمي بأكثر من ٦٠ مترا، وتفهم سرعة سرعتها الحالية في فقدان الكتلة، حيث تكون أضعف النقاط، وما هي العمليات التي تدفع التغير - هو أحد التحديات الكبرى لعلوم الأرض الحديثة، وتعطي محطات البحوث في صحيفة الجليد الحقيقة الأساسية التي تتطلبها عمليات الرصد الساتلية والنماذج الحاسوبية على نحو دقيق.

وخلال العقود العديدة الماضية، كشفت البيانات المستمدة من محطات القطب الجنوبي أن كل من غرينلاند وأنتاركتيكا يفقدان الجليد بمعدلات متسارعة، ووفقاً لما جاء في المركز الوطني للبيانات الثلجية والثلجية ، فقد الغطاء الجليدي في غرينلاند تقريباً 700 4 مليار طن متري من الجليد منذ عام 2002، مما أسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر بلغ 13.4 ملم ().

مراكز البحوث الرئيسية لصحائف الثلج: أجهزة استشعار العلوم القطبية

وتعمل عشرات محطات البحث على صحائف الجليد، تتراوح بين مرافق دائمة ومساحة سنوية ومخيمات ميدانية موسمية، كما أن بعض أهم المحطات التي شكلت فهمنا للبيئة القطبية.

محطة أموندسن - سكوت الجنوبية (أنتاركتيكا)

ويقع في محطة أموندسن - سكوت، التي تعمل في القطب الجنوبي (90 درجة مئوية)، والتي أنشئت في عام 1956، تحتل باستمرار منذ ذلك الحين، وهي محور لعلم الفلك، والفيزياء الأرضية، وعلوم الجليد الأساسية الجليدية، حيث يتكون أحدث محطة مصممة في عام 2008 من مقاس ثابت من الجليد.

محطة ماكموردو (أنتاركتيكا)

Located on Ross Island at the edge of the Ross Ice Shelf, McMurdo is the largest research station in Antarctica, capable of supporting over 1,000 people in summer. While not directly on the ice sheet (it sits on volcanic rock), it serves as a logistical hub for numerous inland ice sheet projects, including the drilling of the West Antarctic Ice Sheet (WAIS) Divre8,000 ice core-a

محطة مؤتمر القمة (غرينلند)

Situated at the highest point of the Greenland Ice Sheet (3,216 meters above sea level), Summit Station is a year-round research facility operated by the National Science Foundation. Established in 1989, it is one of the few stations on the Greenland ice sheet that operates through the winter, with a small crew of four to five people.

محطة بحوث هالي (أنتاركتيكا)

(أ) محطة الهالي، التي تعمل بـ British Antarctic Survey (BAS) ، تقع على متن مركبة الفضاء البحتة في بحر ويل، وهي مشهورة بوحداتها النموذجية ذات المهارة ويمكن سحبها في البر لتجنب حساب المنحدرات الجليدية.

محطة كونين (أنتاركتيكا)

أما محطة كوهينين، التي تعمل بـ ]Alfred Wegener Institute] (ألمانيا)، فهي تقع في منطقة أنتاركتيكا، و 900 2 متر فوق مستوى البحر، و 900 كيلومتر داخلي من الساحل، وهي قاعدة لمشروع التغيُّر الدولي في مجال انبعاثات غاز الجليد في أنتاركتيكا (المشروع الأوروبي لزراعة الجليد في أنتاركتيكا) الذي يكشف عن تركيزه على مساحة قدرها 000 740.

محطة دومي فوجي (أنتاركتيكا)

ويقع مركز دومي فوجي في أعلى نقطة من موقع شرق أنتاركتيكا في موقعه الجليدي (810 3 متر) كما أن مشاريع الحفر هناك تنتج نواة جليدية من أقدم ما استردت بعد، مع سجل يعود إلى ما يقرب من 000 720 سنة، وقد قدمت هذه النواة أدلة حاسمة على استقرار المدار(ج).

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 Project (EGRving)

عمليات الكشف العلمي الرئيسية من محطات بحوث الشاى الجليدية

وقد أدت البيانات والعينات التي تم الحصول عليها من هذه المواقع الخارجية النائية إلى اكتشافات لبرمجيات نموذجية عن تاريخ الأرض المناخي، والديناميات الجليدية، واحتمالات حدوث تغير مفاجئ.

إعادة بناء البلوكيات من شركة آيس كورس

(أ) إن النواة الجليدية هي أهم منتج علمي من محطات القطب، حيث تحتوي كل طبقة من الجليد على صورة سريعة من تركيبة الغلاف الجوي السابقة، بما في ذلك غازات الدفيئة (C2, CH4, N2O) وجسيمات الغبار والرماد البركاني وأوساخ الأكسجين التي تشير إلى درجة الحرارة.

وفي محطة القمة في غرينلاند، كشفت نواة قاعدة بيانات حقوق الإنسان والشبكة الوطنية للإحصاء وجود Dansgaard-Oeschger events] - حالات الاحترار المفاجئ التي تتراوح بين 8 و15 درجة مئوية تحدث على مدى عقود خلال العصر الجليدي الأخير، وقد أظهرت هذه النتائج أن نظام المناخ يمكن أن يتحول بشكل كبير في غضون حياة بشرية، مما يتحد من مفهوم التغير التدريجي.

الرصيد الكتلي والحصان من مستوى البحر

وقد وفرت محطات البحوث قياسات على الأرض لبعثات ساتلية 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 في موقع متعدد الأطراف لقياس الارتفاع الكبير في مستوى سطح الأرض حيث تفقد الغطاء الجليدي الكتلة.

وفي أنتاركتيكا، تستخدم Thwaites Glacier Collaboration] معسكرات بالقرب من واجهة الجرف الجليدي لنشر أدوات أوقيانوغرافية ومركبات مستقلة تحت الماء، وقد كشفت البيانات المستمدة من هذه المحطات أن المياه العميقة الدافئة تذيب الجرف الجليدي من أدنى المعدلات التي تزيد بكثير عن المعدلات التي كانت قد وضعت في السابق، 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، أما أكبرها [(FLT:0)] Lake Vostok، فهي تقع على 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 الظلام البارد التي كشفت عن وجودها.

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 من البكتيريا وأثريا يستمد الطاقة من آثار المعادن السائلة.

رصد الغلاف الجوي وأوزون الأوزون

وقد اضطلعت محطة الهالي بدور محوري في اكتشاف ثقب الأوزون في أنتاركتيكا في عام 1985 باستخدام مطياف دوبسون الأرضية، ومنذ ذلك الحين، تتبع الرصد المستمر في هالي ومحطات أخرى (القطب الجنوبي، دوم جيم) استعادة طبقة الأوزون عقب بروتوكول مونتريال، كما توفر هذه المحطات بيانات حرجة عن الديناميات الستراتوسفيرية، 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 ألبودية الجليد، والكربون الأسود من حرائق الغابات وحرق الوقود الأحفوري، والثلج الأسود، 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 تأثير قابل للقياس على معدلات الذوب.

التكنولوجيات المستخدمة في بحوث صحائف الجليد

وتتطلب البيئة القطبية القاسية أدوات قوية، غالبا ما تكون مصممة خصيصا لذلك، وقد تطورت التكنولوجيا في محطات البحث في صحائف 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 جوّاً ومرتكزاً على الأرض رادار .

وفي محطة أموندسن - سكوت، يستخدم مرصد إيسيكوب نيوترينو الجليد نفسه كجهاز كشف، 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) أجهزة الحفر المحتوية على أوراق مائية (العمل) (العملية)

محطات الطقس المستقلة وأجهزة الإنذار المبكر

ولرصد الظروف السطحية على مدار السنة، تقوم شبكات البحوث مثل مشروع محطة الطقس الآلي الآلية (AWS) ((FLT:1]) (التابعة لجامعة ويسكنسن) بنشر محطات تعمل بالطاقة الشمسية تنقل البيانات عبر السواتل، وتقيس هذه المحطات درجة الحرارة والضغط وسرعة الرياح وتراكم الثلج، وتوضع في مواقع نائية تُجرى فيها زيارات كل بضع سنوات من أجل الصيانة.

رفوف دون إقليمي ومراقبي الاتحاد الأفريقي

وتحتاج البيئات دون الإقليمية إلى مركبات آلية متخصصة، وقد تم نشر مركبات مستقلة ذاتية من مخيمات في صحيفة روس آيسيفين و من نماذج أشعة السينية السريعة (Nereid Under Ice) من المركبات ذات المياه الداخلية لاستكشاف المناطق الأرضية لكاميرات سواتل " سواتل " ، ويمكن لهذه المركبات أن تحمل خرائط ثلجية.

الاستشعار عن بعد وتقييم السواتل

محطات البحوث ذات أهمية حاسمة بالنسبة لأجهزة السواتل المعايرة: تستخدم محطات الشبكة الأرضية في مؤتمر القمة وفي مختلف مواقع أنتاركتيكا سجلات مستمرة للحركة القشرية، تستخدم لتصحيح بيانات الجاذبية الساتلية (GACE Follow-On) وتستخدم الحفريات السطحية والنواة الضحلية في المحطات للتحقق من عمق الجليد المستمد من السواتل ومعدلات التراكم.

التحديات التي تواجه محطات البحوث

والعمل في المناطق القطبية محفوف بالصعوبات التي تتطلب ابتكاراً ومرونة متواصلتين.

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 يشعر بأنه 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 القصوى: فالبطاريات تفشل، والسوائل الهيدروليكية، واللدائن تتحول إلى نسيج.

السوقيات والاقتطاعات

ويمكن نقل كل ما يلزم تقريباً من أجل الحياة اليومية والبحث 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 في مدار السنة، مثل القطب الجنوبي، والهالي، والقمة، إلى طاقم صغير ليتحمل شهورا من الظلمة والعزلة الكاملة، ويجب اختيار أفراد الشتاء بعناية من أجل القدرة على التكيف النفسي، حيث سيتم فصلهم تماما عن العالم الخارجي لمدة ٧-٨ أشهر، وتشكل حالات الطوارئ الطبية شاغلا خطيرا؛ وهناك العديد من المحطات لديها أطباء مدربين ووصلات تطبيب عن بعد، وقد درست التحديات النفسية على نطاق واسع، كما أن محطات الإجهاد الحديثة توفر صالات 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 للتوليد المشترك يسترد حرارة النفايات من المولدات؛ ويقود الهالي السادس إلى مزيج من مولدات الديزل والتربينات المتجددة، ومع ذلك، فإن البصمة الكربونية من البحوث القطبية ذات أهمية، ويروج لأشعة.

توجيهات المستقبل لمراكز بحوث الشاى الجليدية

[الإنطلاق] من خلال العقد القادم، يمكن أن يتحول إلى مواقع آلية ومستدامة وتعاونية دولية. Polar Rock Repository في مختبر الجليد الفرعي، [FLT] [الشكل الاستراتيجي] [الثاني عشر]

ومن منظور السياسات المناخية، 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 (A).

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.