Ученые научились прогнозировать таяние ледников с помощью ядерных технологий
Ученые из Швейцарии нашли новое применение ядерным технологиям — они научились прогнозировать таяние ледников. Об этом — в материале наших коллег из Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).
Масса ледников во всем мире снижается с 1970-х годов. Баланс между выпадением снега и таянием льда нарушился из-за глобального потепления. Огромные скопления льда тают, ослабевают, разрушаются и исчезают по всему миру в беспрецедентных масштабах. Результат — такие катастрофические последствия изменения климата, как наводнения, засухи, нарушение водоснабжения и экономический ущерб. Ледники обеспечивают потребности множества людей в таких областях, как водоснабжение, сельское хозяйство, гидроэнергетика и туризм, поэтому крайне важно иметь возможность точно прогнозировать и планировать то, что будет происходить с ними дальше.
В Швейцарии ледники играют очень важную роль, но и они быстро тают. По данным Швейцарской академии наук, ледники в стране потеряли более шести процентов своего объема в 2022 году — это худший год за всю историю наблюдений. По мнению исследователей, самый крупный в Швейцарии ледник Алеч может потерять половину объема к концу века.
Для отслеживания движения ледников во времени гляциологи обычно используют колышки, фотографии и картины. Случайные объекты, такие как потерпевшие крушение самолеты, также могут быть полезны. Но теперь появился другой, более точный метод, который поможет гляциологам точнее моделировать поведение ледников и прогнозировать их будущее. Это может помочь лицам, принимающим решения, в планировании на случай отступления ледников или их полного исчезновения.
Примерно в 40 км к югу от столицы страны Берна расположена Лаборатория Шпиц, которая разработала ядерный метод, основанный на сигнатуре, зафиксированной во льду во время испытаний ядерного оружия в 1950-х и 1960-х годах. В результате этих испытаний в атмосферу попали искусственные радионуклиды, которые затем осели в поверхностных слоях ледников по всему миру. Поскольку даты испытаний известны, определение пиковых концентраций этих радионуклидов, а также закономерностей их рассеивания в результате движения льда может помочь в установлении хронологических характеристик слоев льда.
«Мы использовали существующий метод измерения радионуклидов в почве и других твердых материалах и впервые применили его к воде, льду и снегу», — говорит Стефан Рёллин, исследователь из отдела ядерной химии Лаборатории Шпиц.
В 2019 и 2020 годах эксперты Лаборатории Шпиц и военнослужащие швейцарских вооруженных сил поднялись на ледники Алеч и Гаули в труднопроходимой местности Бернских Альп и собрали ценные изотопные данные о движении льда. Из каждого ледника они взяли около 200 образцов поверхностного льда весом до килограмма каждый — этого достаточно для обнаружения низких концентраций радионуклидов. Они расплавили образцы и с помощью радиохимических методов извлекли и очистили изотопы урана и плутония, которые затем проанализировали с помощью высокочувствительного прибора — мультиколлекторного масс-спектрометра с индуктивно связанной плазмой.
Исследователи также применили другие ядерные методы, позволяющие установить присутствие связанных с ядерными испытаниями радионуклидов в пробах окружающей среды: с помощью гамма-спектрометрии высокого разрешения был обнаружен цезий, а благодаря жидкостному сцинтилляционному счету — тритий.
«Эти данные могут быть использованы для совершенствования и настройки моделей течения ледника, получения более точного представления о том, как быстро ледник тает, прогнозирования его дальнейшего поведения и калибровки моделей движения льда для повышения их точности», — отметил Рёллин.
Разработанные Лабораторией Шпиц методы были проверены на предоставленных МАГАТЭ эталонных образцах воды из Ирландского моря для обеспечения точности. Ученые используют эталонные образцы чтобы удостовериться в том, что их методы измерения дают достоверные результаты. МАГАТЭ предоставляет такие образцы лабораториям по всему миру.
«Испытания на эталонном материале МАГАТЭ подтвердили нашу способность анализировать крайне низкие концентрации радионуклидов в воде — миллионные доли миллионных долей миллионных долей грамма на килограмм — что довольно трудно сделать», — сказал Рёллин.