Кіріспе

Бёрд полярлық және климаттық зерттеу орталығы (BPCRC) – 1960 жылы құрылған Огайо штаты университетінің полярлық, таулық және климаттық зерттеулер орталығы.

Тарих және зерттеулер

Огайо штатының мемлекеттік университетіндегі Бёрд полярлық зерттеу орталығы (BPRC) 1960 жылы Полярлық зерттеулер институты ретінде құрылды. BPRC – Огайо штатының университетіндегі ең көне зерттеу орталығы. 1985 жылы Огайо штаты Берд отбасынан Ричард Э. Бердтің қолжазбаларын сатып алғаннан кейін, 1987 жылы орталықтың аты полярлық зерттеуші және авиатор Ричард Э. Бердтің есімімен аталып, Бёрд полярлық зерттеу орталығы деп өзгертілді. BPRC Жер ғылымдары мен Инженерлік ғылымдардың тоғысқан жеріндегі пәнаралық зерттеулер жүргізеді. BPRC жер бетіндегі ең биік және ең қашық мұздықтардан мұз түйіршіктерінің мөлшерлемелерін жинап, полярлық климаттың өзгеруін модельдеу бойынша мұздықтың палеоклиматологиялық зерттеулерімен танымал. BPRC-дегі зерттеулерге палеоклиматология, қашықтан зондтау, полярлық метеорология, мұздықтар динамикасы, спутниктік гидрология, палеокеанография, қоршаған ортаның геохимиясы және климаттың өзгеруі кіреді. BPRC Polar Rock Repository және Голдтвейт полярлық кітапханасын қамтиды.

Қоршаған ортаның геохимиясы

Бұл экологиялық геохимия тобы әлемнің көптеген аймақтарынан топырақ пен су үлгілерін жинап, талдайды. Бұл зерттеулер биогеохимиялық циклдарды, табиғи жүйелерге адамның әсерін зерттеу және геохимияны түрлі гидрологиялық, биологиялық және физикалық процестер туралы білу құралы ретінде пайдалану мақсатында жүргізіледі. Топ 1993 жылдан бері NSF-тің Ұзақ мерзімді экологиялық зерттеулер (LTER) бағдарламасы аясында Антарктиданың Құрғақ аңғарлар аймағын зерттеп келеді. Антарктидадағы ағымдағы жобаларға Құрғақ аңғарлардағы "Қан тамызы" деп аталатын мұз асты экожүйесін тесіп зерттеу және Батыс Антарктидадағы мұздықтардың еруінен Оңтүстік мұхитқа түсетін су мөлшерін өлшеу кіреді. Сонымен қатар, топ АҚШ және Антарктидадағы жер бетіне сынаптың шоғырлануын зерттеді, Тайвань және Жаңа Зеландия сияқты биік мұхит аралдарындағы тау жыныстарының химиялық және физикалық тозуын зерттеулер жүргізді. Бұл топтың мүшелері сондай-ақ Огайо штатындағы өзендер мен көлдерге адам қызметінің тигізетін әсерін зерттейді.

Палеокеанография

Палеокеанография тобы теңіз түбіндегі шөгінділерден алынған мәліметтерді пайдаланып, айналымдағы, температурадағы, теңіз мұзы мен мұздықтардың массасындағы өзгерістердің Жер тарихы бойында жаһандық климат жүйесіне қалай әсер еткенін анықтайды. Бұл өткенге қатысты деректер қазіргі және болашақ климат өзгерістерін бағалауға қолданылады. Топтың зерттеулерінің негізгі бағыты – Солтүстік Мұзды мұхиты және оның соңғы бірнеше миллион жылдағы тарихы. Теңіз түбіндегі шөгінділерде минералды және биологиялық бөлшектер кездеседі, олар өткен климат өзгерістерін зерттеу үшін пайдаланылады. Биологиялық бөлшектердің кең таралған түрі – формаминерлер, қабықшасы бар, бір жасушалы, амебаға ұқсас протестер, олар теңіз түбінде тіршілік етеді немесе судың жоғарғы қабатында қалқып жүреді. Бүгінде шамамен 4 мың түрі бар. Форманиферлер температура мен тұздылық сияқты қоршаған ортаның өзгерістеріне сезімтал, сондықтан олар өткен климат өзгерістерін анықтауға арналған пайдалы көрсеткіштер (проксилер) болып табылады.

Спутниктік гидрология

Бұл топ өзендер, көлдер, батпақтар және су тасқынына ұшыраған жерлерді зерттеу үшін спутниктік өлшемдерді пайдаланады. Профессорлар Дуглас Алсдорф пен Майкл Дюран басшылығымен, топ мүшелері негізінен радар сияқты пассивті және белсенді микротолқынды өлшемдерді қолданып, жер бетіндегі су мен қар қаптамасын өлшейді. Бұл топ АҚШ-тағы қар қаптамаларында сақталатын су мөлшерін спутниктік өлшемдер арқылы анықтауды жақсарту үшін жұмыс істейді. Бұл топ жаңадан құрылатын "Жер бетіндегі су және мұхит топографиясы" (Surface Water and Ocean Topography) атты спутнигін анықтауға көмектеседі. Өзендер құрылымы мен қызметі тұрғысынан негізінен екі өлшемді. Бұл Амазонка өзенінде жақсы көрінеді, онда су тасқынының ені шақырымдармен өлшенеді. Климаттық өзгерістерге сезімтал арктикалық көлдер гидрологиялық өлшемдерде тағы бір қиындық тудырады. SWOT өлшемдері осы күрделі жүйелерді жаңа түсінуге мүмкіндік береді. SWOT тұщы су ресурстарын қадағалап, мұхит ағымдарын өлшейді. SWOT – NASA, реактивтік қозғалтқыш зертханасы және француз ғарыш агенттігі CNES арасындағы бірлескен жоба.

Мұздықтардың экологиялық өзгеруі

Мұздықтардың қоршаған ортаны өзгерту тобы негізінен мұздық аймақтарда қоршаған ортаның өзгеру үлгілерін, процестерін және оның салдарларын зерттейді. Біз мұздық геологиясы, климатология, гидрология және биогеохимия әдістерін біріктіреміз. Тропикалық таулы аймақтарға ерекше назар бере отырып, Америка Кордильерасының бойында, Африкада және Огайо штатының орталық бөлігіндегі нысандарды зерттейміз. Мұздықтар түрлі масштабта – аңғарлардан тау тізбектеріне дейін, тіпті Жердің ежелгі дәуірлеріне дейін созылатын қоршаған орта мен қоғамға әсер етеді. Мұздықтардың қоршаған ортадағы өзгерістерін түсіну үшін көптеген техникалар мен көзқарастар қажет. Спутниктер мен ұшақтардағы сенсорлардан алынған нақты өлшемдер мұздықтардың көлемінің қазіргі өзгерісін анықтайды; жер бедері мен көл шөгінділері өткен кездегі мұздықтардың климаттық өзгерістерін көрсетеді; жер бетіндегі сулардың гидрохимиясы мұздықтардың еруінен түскен үлесін көрсетеді, ал компьютерлік модельдеу өткен және болашақ динамиканы түсіндіруге көмектеседі.

Полярлық метеорология

Полярлық метеорология тобы полярлық аймақтардағы ауа райын болжауға арналған модель (Polar MM5) әзірледі. Бұл модель Солтүстік Америка құрлығындағы соңғы мұз дәуіріндегі жағдайларды модельдеу үшін қолданылған. Ауа райын болжаудан басқа, Polar MM5 моделі мұздықтардың қазіргі және өткен климатын зерттейтін бірнеше симуляциялар үшін де пайдаланылды, оның ішінде соңғы мұз дәуірінде Солтүстік Америка құрлығындағы жағдайларды көрсететін модельдеулер де бар. Полярлық метеорология тобы MM5 моделін Антарктика мезомасштабты болжау жүйесін (немесе AMPS) құру үшін де пайдаланды. AMPS – Антарктида және оны қоршаған Оңтүстік мұхит үшін ауа райы болжамдарын жасауға қолданылатын болжау жүйесі, ол АҚШ Антарктика бағдарламасын қолдайды.

Полярлық тау жыныстары қоймасы

BPRC Полярлық тау жыныстары қоймасында геологиялық үлгілер мен материалдардың ірі, бірегей жинағы сақталады. PRR – АҚШ ғалымдары соңғы 40 жылдан астам уақыт бойы Антарктидадан алған тау жыныстары үлгілерінің жинақтарын сақтайтын ұлттық мекеме. Доктор Анн Груноу – Полярлық тау жыныстары қоймасының сақтаушысы. АҚШ-та осындай нысанның жалғыз екенін айтуға болады. Бұл мекемеде шамамен 140 000 тау жынысы үлгісін сақтауға мүмкіндік бар, ал 30 000-нан астам үлгі тізімделген. Үлгілер жинақтары зерттеушілер, оқытушылар және мұражайлар үшін қолжетімді. Полярлық геология туралы халықты біліммен қамтуға көмектесетін онлайн деректер базасы мен оқу материалдары бар.

Гренландияның далалық зерттеулері

1980 жылдары фотограмметрик Генри Бречер Гренландияның ірі мұздықтарының әуе суретін түсірді. 1990 жылдары доктор Эллен Мосли Томпсон GITS-ті қоса, бірнеше жерден мұз түйіндерін алды. Доктор Кен Джезек Гренландияның жинақталу және абляция аймағында радарлық зерттеулер жүргізді. 1995 жылы Кен Джезек Швейцария лагерінде болды. 2005 жылы Джейсон Бокс Конрад Стефпенге Швейцария лагерінде және Гренландия климат желісін құрайтын жерлерде автоматты ауа райы станциясын күтіп-ұстауға көмектесті. Джейсон Бокс Гренландияға қайтып келді: 1) Polar MM5 моделі қар жинақтауының максималды деңгейін симуляциялайтын Гренландияның оңтүстік-шығысындағы бір жерден мұз өзегін алу; 2) екі шығыс мұздыққа бағытталған уақыт өте келе түсіретін камераларды орнату; және 3) мұз үстіндегі балқыған көлдердің өлшемдерін жүргізу. 2007 жылы маусым айында Джейсон Бокс Гренландияның батысындағы 5 ірі мұздықтың жанына уақыт өте келе түсіретін камераларды орнатты. Шілде-қыркүйек айларында Джейсон Бокс Арктикалық аймақтың маңында 7 апталық лагерьге дайындалды және онда жер бетінің энергиялық балансын (балау) және мұз үстіндегі балқыған көлдердің өлшемдерін жүргізді. 2008 жылы 3 апталық далалық экспедиция кезінде Джейсон Бокс, Ян Ховат, Славек Тулачик және Юшин Ан Гренландияның батысындағы Стор мұздығында өлшеулер жасады. Иан Ховат Гренландияның батысындағы Стор мұздығына GPS сенсорларын орнатты. 2009 жылы Джейсон Бокс 2010 жылдың тамызында болған үлкен аумақтың жоғалуын күтіп, Петерман мұздығына уақыт өте келе түсіретін камераларды орнатты. 2010 жылғы сәуір-мамыр айларында Джейсон Бокс 750 шақырымдық Арктикалық аймақтың оңтүстік Гренландия мұз қабаты арқылы жүріп өтті, 3 мұз өзегі мен қардың радиолокациялық деректерін алып, қар жауудың кеңістіктік және уақытша үлгілерін зерттеді.

Антарктида

BPRC ғалымдары Антарктика мұз қабатының бірнеше жерінен мұз түйіндерін алды. Трансантарктикалық таулар құрлықтағы мұз қабатын екіге бөледі, оның екі жағында мұз ағысының динамикасы әртүрлі. Мұз қабатын картаға түсіру үшін Radarsat (орбиталық спутниктерден алынған радиолокациялық суреттер) қолданылуда. Мұз қабатының мұхитқа құйылуы күшейіп келеді, ал Антарктиканың батысында мұз ағыны Росс мұздық шельфіне айқын үдеумен құйылып жатыр. 2000 жылдың наурыз айында тарихтағы ең ірі айсберг Росс мұздық шельфінен бөлініп шықты.

Перу

Перудегі Қори-Калис мұздығы, Квельккая мұздық қапағының негізгі шығу арнасы, қысқаруда. Мұздықтың соңғы нүктесі 1963 жылдан бері азайып келеді, ал 1980 жылдан бері бұл процесс қарқынды түрде үдеді.

Африка

Лонни Томпсон Килиманджаро тауының үстіндегі мұздықтарға зерттеу экспедицияларын жетекшілік етті. Килиманджаро мұздықтарының қазіргі қарқынымен есептегенде, 2020 жылға қарай қар жамылғысы толығымен жойылып, ал 2023 жылға қарай мұздық мүлдем жойылуы мүмкін.