Подземные воды угрожают льду Великих озёр Северной Америки

Схема модели «озёрный лёд — подземные воды» с потоком грунтовых вод под дном озера и атмосферным воздействием на поверхности, влияющим на термическую стратификацию озера. Автор: Мемари и др., 2025.

Мощные потоки подземных вод поднимаются со дна озёр Мичиган и Гурон, которые вместе образуют одну из крупнейших пресноводных систем мира. Как показало новое исследование, этот поток может кардинально менять процесс и места образования льда, что имеет важные последствия для климатических моделей, прогнозирующих ледовый покров.

Сайид Мемари из Колорадской горной школы и его коллеги построили комплексные гидродинамические модели, которые учитывают изменчивый во времени и пространстве сброс подземных вод на дне Великих озёр. Ключевой вывод учёных: когда поток грунтовых вод усиливается, он действует как слабый, но постоянный источник тепла, поставляя более тёплую воду из недр и задерживая рост льда или способствуя его таянию.

Исследователи протестировали различные сценарии. При умеренном потоке (в 100 раз выше базового) подземные воды могут нарушать термическую стратификацию озера, поднимая тёплую воду вверх, что мешает стабилизации льда. В самых экстремальных режимах (в 1000 раз выше базового) эффект становится драматичным: в прибрежных зонах лёд термически дестабилизирован, и таяние начинается гораздо раньше и распространяется дальше вглубь суши, чем предсказывают модели, не учитывающие грунтовые воды.

Толщина льда и его концентрация при различных сценариях потока подземных вод, сравнение всего озера с прибрежными районами. Автор: Мемари и др., 2025.

Дестабилизирующее влияние наиболее сильно вблизи берегов озера из-за большего поступления грунтовых вод, тогда как в глубоких внутренних частях озера эффект смягчается объёмом воды и изоляцией.

В условиях продолжающегося изменения климата авторы утверждают, что рост температуры подземных вод, изменение характера осадков и нагрузки на водоносные горизонты могут усилить потоки. Это, в свою очередь, усилит ранее незаметный вклад подземного тепла и дополнительно разрушит ледовый покров в прибрежных зонах.

Поскольку ледовый покров влияет на экологические процессы, эрозию береговой линии, качество воды и зимнюю навигацию, более точные прогнозы сроков образования и толщины льда имеют важные практические последствия.

Больше информации: Saeed Memari et al, Quantifying the Impact of Groundwater on Ice Formation in the Great Lakes, Water Resources Research (2025). DOI: 10.1029/2025wr040581