Масштабное таяние: новое применение ядерных технологий для прогнозирования будущего ледников

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 (ЯО) 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.

Обнаружение радионуклидов во льду

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 1?кг каждый?— этого достаточно для обнаружения низких концентраций радионуклидов. Затем 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?(МК-МС-ИСП).

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.

Лаборатория Шпиц представила свое исследование на Международной конференции по радиоактивности окружающей среды (ENVIRA 2021) в Греции в 2021?году и на Международной конференции по метрологии радионуклидов по теме ?Методы измерения радиоактивности низкого уровня?, которая прошла в 2022?году в Италии.

Лаборатория Шпиц является центром сотрудничества МАГАТЭ с 2016?года, а в 2020?году этот статус был продлен до 2025?года, чтобы Лаборатория могла продолжать вносить вклад в программную деятельность МАГАТЭ. В качестве центра сотрудничества МАГАТЭ она проводит стажировки и учебные курсы, а также принимает участников научных командировок. Лаборатория также участвует в миссиях экспертов в государства?— члены МАГАТЭ с целью способствовать практическому применению этой методики в других странах, где ледники важны для устойчивой экологической политики и экономики.

?Лаборатория Шпиц?— это образцово-показательный центр, обладающий выдающимися аналитическими мощностями и богатым опытом отбора проб в полевых условиях и измерения всех видов загрязняющих веществ, в частности радионуклидов,?— считает Иоланда Осват, руководитель Лаборатории радиометрии МАГАТЭ.?—?Она оказывает неоценимую поддержку в обучении и методическом развитии сети аналитических лабораторий МАГАТЭ по измерению радиоактивности окружающей среды?(АЛМЕРА). Ее исследования и разработки направлены на решение широкого спектра экологических проблем с использованием инновационных подходов, что подтверждается ее новаторской работой по ледникам?.