Buz Tabakası Hareketini İzlemek

Küresel ısınma, buz tabakalarında erimelere ve okyanuslarımızda inanılmaz derecede hareketli kütleler olmasına neden oluyor. Küresel ısınmayla mücadelede yenilenebilir enerjiye geçiş, erimenin yavaşlatılması için en önemli etkenlerden biri ve tüm Dünya ülkeleri de bunun farkında olduğu için hızla yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişler için yatırımlar yapıyorlar.

Her ne kadar bu farkındalık sonucu gerekli adımlar atılsa da, Kuzey Kutbu bölgesinde önemli mevsimsel kalıplara sahip olan yıllık buz erimeleri yaşanmaya devam ediyor. Burada yer alan buz bölgeleri genellikle kırılır ve akıntıları tarafından okyanuslar boyunca taşınır.

Buz tabakaları donmuş sudan yapılır ve Dünya’nın karbon döngüsünün hayati bir parçasıdır. Çok miktarda organik maddeye ev sahipliği yaparlar ve bunu küresel yolculuklarının bir parçası olarak farklı bölgelere taşımaya yardımcı olabilirler. 2021 Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) raporu, özellikle Grönland’da hızlı buz tabakası kaybı oranının devam etme olasılığının yüksek olduğunu vurguladı. İki buz tabakası kütlesinin toplam kaybının bir kısmı, buz tabakası stabilitesinde ve daha yüksek hareketlilikte kayıplara neden olabilir.

Buz tabakası hareketini izlemek için kullanılan birkaç güncel yöntem vardır. Bununla birlikte, yavaş hareket eden buzullar bir seferde yalnızca santimetre hareket edebildiğinden bu süreç zor olabilir. Bu hareketliliği tespiti açısından; uydu verileri yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, ancak büyük sarsıntıların buzda büyük miktarda hareket olduğunu gösterdiğinden sismografik bilgilere de ihtiyaç duyuluyor. Yine de, farklı buzullar farklı hareket modellerine sahip olduklarından, karşılık gelen sismik olaylar çok zayıf ve tespit edilmesi zor olabilir.

Önceki çalışmalarda; Fiber optik kablo, Antarktika’da Mikrosismisiteyi izlemek için kullanılmıştı. Aynı şekilde bu konuda da Fiber optik tabanlı yöntemler, buz tabakası hareketini izlemek için daha iyi bir yaklaşım gibi duruyor. Son çalışmalarda, Grönland’daki bir buzulun termodinamik davranışını anlamak için fiber optik dağıtılmış sıcaklık algılaması kullanıldı. Bu teknolojiyi kullanan araştırma ekibi, buzulun farklı bölgelerinin maruz kaldığı bazı mekanik stresleri anlayabildi ve bu hızlı hareket eden buzulun tüm davranış modelinin karmaşık bir profilini oluşturdu.

Fiber Optik Dağıtılmış Sıcaklık Algılama

Dağıtılmış sıcaklık algılama ağları, fiber optik kablonun tüm uzunluğu boyunca sürekli sıcaklık profilleri sağlamak için genellikle Raman etkisini kullanarak birkaç kilometre boyunca uzanabilir. Ölçümleri gerçekleştirmek için kablo üzerinden bir lazer darbesi gönderilir ve saçılan Stokes karşıtı Raman sinyalinin yoğunluğu Stokes sinyaline göre ölçülür. Anti-Stokes özelliğinin gücü sıcaklıkla orantılı olduğundan ve Stokes saçılması nispeten sabit olduğundan, anti-Stokes yoğunluğundaki göreli değişiklikler, fiber optik kablo boyunca sıcaklık değişimi ile ilişkilendirilebilir. Gerilim bilgilerini izlemek için de uyarlamalar yapılabilir.

Ekip, bir sondaj deliğine yerleştirilmiş dağıtılmış bir sıcaklık algılama sistemi kullandı. Bu, örneklemede, ayrık sıcaklık sensörü kurulumlarını kullanan önceki çalışmalarda elde edilenden önemli ölçüde daha iyi bir dikey çözünürlüğe izin verdi. Araştırmacılar, buz reolojisini anlamak için gereken modellemenin karmaşıklığını ortaya çıkardılar. Bir sondaj deliğinde buz çeşitli katmanlarda oluşur. Çoğu zaman, en derin katmanlar, yaşı bin yılı geçebilen en eski buza karşılık gelir. Farklı yaşlardaki buz, değişen çevresel koşullar altında oluşmuş ve değişken mikroskobik yapılara ve mekanik özelliklere sahip olacaktır.

Fiber optik yaklaşımlar, bir sondaj deliğinin birkaç kilometresini araştırmayı ve aynı anda bu farklı katmanları ve bunların bireysel davranışlarını izlemeyi mümkün kılar. Tüm bu sıcaklık ölçümlerini toplamak, ekibin buz viskozitesinin potansiyel sınırları ve buzulda meydana gelen termodinamik süreçler hakkında kritik, yeni veriler sağlamasına izin verdi.

İklim Değişikliklerini İzlemek için Fiber Optiklerin Geleceği

IPCC 2018 raporunda da belirtildiği gibi, doğru ve anlamlı iklim modelleri, iklim değişikliğinin etkilerini tahmin etmede ve dolayısıyla hafifletmede sahip olduğumuz en önemli araçlardan biridir. Bununla birlikte, bu modellerin çoğu, farklı davranışlar sergileyen farklı katmanlara sahiptir ve doğası gereği çok bileşenli sistemler olan buzullar gibi oldukça karmaşık sorunları içerir.

Dağıtılmış sıcaklık algılama ağlarındaki gelişmeler, 40 gün boyunca 1 km uzunluğundaki bir sondaj deliğinin mükemmel profili ile yeni, yüksek kaliteli veriler elde etmeyi mümkün kılmıştır. Bu veriler, daha sonra buzullardaki savunmasız alanları belirlemek için kullanılabilecek modelleri doğrulamak ve test etmek için hayati önem taşımaktadır.

İsviçre gibi ülkeler şimdiden buzul kaybını yavaşlatmak için önleyici tedbirler almaya çalışıyor. Risk altındaki bölgeleri battaniyelerle kaplayarak ve termodinamik davranışın daha doğru modellenmesiyle, buzul stabilitesinin daha doğru risk değerlendirmeleri elde edilebilir. Nihayetinde bu, bu tür müdahalelerin en etkili olabileceği yerleri belirlemeye yardımcı olabilir.

Fiber optik dağıtılmış sıcaklık algılama ağları, açık deniz altyapısı gibi veya çok yüksek uzamsal sıcaklık bilgisi çözünürlüğünün gerekli olduğu uzak ve erişilmesi zor bölgeleri izlemek için mükemmel araçlardır. Araştırma ekibinin karşılaştığı zorluklardan biri, 889 m’yi geçen ve elde edilebilecek bilgi miktarını sınırlayan bir başarısızlık olsa da, fiber optik için daha sağlam teknolojiler sürekli olarak geliştirilmektedir.

Birçok buzul için bir başka lojistik zorluk sondaj kuyusu açmaktır, ancak sıcaklık profillemesinde gerçekleştirilebilecek ayrıntı miktarı, birçok yeni fırsatın kapısını aralayacaktır. Buz tabakalarının termodinamik özelliklerini ve hareketini anlamamızda, en ufak değişikliklerde bile ilerlemeler sağlanabilir.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here