How we look kilometers below the Antarctic ice sheet | Dustin Schroeder

المترجم: DAHOU Mohamed المدقّق: Hussain Laghabi

I'm a radio glaciologist.

أنا عالم أدرس الجليد بالموجات الإذاعية.

That means that I use radar to study glaciers and ice sheets.

مما يعني أنني أستخدم الرادار لدراسة الأنهار والصفائح الجليدية.

And like most glaciologists right now,

وكمعظم علماء الجليد حالياً،

I'm working on the problem of estimating

أنا أعمل على مشكل تقدير

how much the ice is going to contribute to sea level rise in the future.

المدى الذي سيساهم به الجليد في رفع مستوى البحر مستقبلاً.

So today, I want to talk to you about

لذا أود اليوم أن أحدثكم

why it's so hard to put good numbers on sea level rise,

عن سبب صعوبة وضع أرقام دقيقة عن ارتفاع مستوى البحر،

and why I believe that by changing the way we think about radar technology

وعن سبب اعتقادي بأن بتغيير مفهومنا عن تقنية الرادار

and earth-science education,

وتدريس علم الأرض،

we can get much better at it.

يمكننا التحسن في ذلك.

When most scientists talk about sea level rise,

عندما يتحدث معظم العلماء عن ارتفاع مستوى البحر،

they show a plot like this.

فهم يظهرون رسما بيانيا كهذا.

This is produced using ice sheet and climate models.

يعتمدون فيه على نماذج من الصفائح الجليدية والمناخية.

On the right, you can see the range of sea level

إلى اليمين، يمكنكم رؤية مدى مستوى البحر

predicted by these models over the next 100 years.

المتوقع بموجب هذا النموذج خلال 100 سنة القادمة.

For context, this is current sea level,

للإيضاح، هذا هو المستوى الحالي للبحر،

and this is the sea level

وهذا هو مستوى البحر

above which more than 4 million people could be vulnerable to displacement.

الذي إذا تجاوزناه فإن أكثر من 4 ملايين شخص قد يضطرون للنزوح.

So in terms of planning,

إذًا من حيث التوقعات،

the uncertainty in this plot is already large.

نسبة الشك بهذا الرسم البياني كبيرة فعلاً.

However, beyond that, this plot comes with the asterisk and the caveat,

لكن الرسم البياني يظهر، بالإضافة إلى ذلك، نجمة وتحذيرا،

"... unless the West Antarctic Ice Sheet collapses."

"... إلا إذا انهارت الصفيحة الجليدية الغربية للقطب الجنوبي."

And in that case, we would be talking about dramatically higher numbers.

وفي هذه الحالة، سنتحدث عن أعداد أكبر بشكل كبير.

They'd literally be off the chart.

سيستحيل حرفياً إدراجها في الرسم البياني.

And the reason we should take that possibility seriously

والسبب الذي يلزمنا بأخذ هذا الاحتمال بجدية

is that we know from the geologic history of the Earth

هو أننا نعلم من التاريخ الجيولوجي للأرض

that there were periods in its history

أن هناك فترات في تاريخها

when sea level rose much more quickly than today.

ارتفع فيها مستوى البحر بشكل أسرع من اليوم.

And right now, we cannot rule out

واليوم، لا يمكننا أن نستبعد

the possibility of that happening in the future.

احتمالية حدوث ذلك مستقبلاً.

So why can't we say with confidence

إذًا، لماذا لا يمكننا القول بثقة

whether or not a significant portion of a continent-scale ice sheet

فيما إذا كان قسم كبير من صفيحة جليدية بمساحة قارة

will or will not collapse?

ستنهار أم لا؟

Well, in order to do that, we need models

حسنًا، حتى نفعل ذلك، نحتاج لنماذج

that we know include all of the processes, conditions and physics

نعلم أنها تتضمن كل العمليات، والظروف والخصائص الفيزيائية

that would be involved in a collapse like that.

التي ستتدخل في انهيار من هذا النوع.

And that's hard to know,

وذلك أمر تصعب معرفته،

because those processes and conditions are taking place

لأن تلك العمليات والظروف تحدث

beneath kilometers of ice,

تحت كيلومترات من الجليد،

and satellites, like the one that produced this image,

والأقمار الصناعية، كالذي التقط هذه الصورة،

are blind to observe them.

لا يمكنها مراقبتها.

In fact, we have much more comprehensive observations of the surface of Mars

في الواقع، لدينا صور رصد أكثر شمولا عن سطح المريخ

than we do of what's beneath the Antarctic ice sheet.

مما لدينا عما يوجد تحت الصفيحة الجليدية للقطب الجنوبي.

And this is even more challenging in that we need these observations

بل إن الأمر أكثر تحديا لأننا بحاجة لتلك الملاحظات العلمية

at a gigantic scale in both space and time.

بحجم ضخم في الزمان والمكان.

In terms of space, this is a continent.

من حيث المكان، هذه قارة.

And in the same way that in North America,

ويجب أن تكون بشدة وضوح مناطق أميركا الشمالية،

the Rocky Mountains, Everglades and Great Lakes regions are very distinct,

وجبال روكي، وإيفرغليدز والبحيرات العظمى،

so are the subsurface regions of Antarctica.

كما هو الحال للمناطق تحت السطحية للقطب الجنوبي.

And in terms of time, we now know

ومن حيث الزمان، نحن نعلم

that ice sheets not only evolve over the timescale of millennia and centuries,

أن الصفائح الجليدية لا تتطور فقط في حيز زمني عبر آلاف ومئات السنين،

but they're also changing over the scale of years and days.

ولكنها تتغير أيضا على مدى السنوات والأيام.

So what we want is observations beneath kilometers of ice

إذَاً ما نريده هو صور رصد لما يوجد تحت كيلومترات من الجليد

at the scale of a continent,

بمساحة قارة،

and we want them all the time.

ونريدها على مدار الساعة.

So how do we do this?

إذَا كيف سنفعل ذلك؟

Well, we're not totally blind to the subsurface.

حسنًا، نحن لسنا عاجزين تماماً عن مراقبة الطبقة تحت السطحية.

I said in the beginning that I was a radio glaciologist,

أخبرتكم بداية أنني عالم أدرس الجليد بالموجات الإذاعية،

and the reason that that's a thing

وسبب أهمية ذلك

is that airborne ice-penetrating radar is the main tool we have

أن الرادار الهوائي المخترق لطبقات الجليد هو الأداة الرئيسة التي نملكها

to see inside of ice sheets.

للرؤية داخل الصفائح الجليدية.

So most of the data used by my group is collected by airplanes

لذا، فمعظم المعلومات المستخدمة من فريق عملي تجمعها طائرات

like this World War II-era DC-3,

كطائرة دي سي-3 من الحرب العالمية الثانية

that actually fought in the Battle of the Bulge.

والتي شاركت بمعركة الثغرة.

You can see the antennas underneath the wing.

يمكنكم رؤية الهوائيات تحت الجناح.

These are used to transmit radar signals down into the ice.

هذه تستخدم لإرسال إشارات الرادار إلى الأسفل داخل الجليد.

And the echos that come back contain information

فيعود الصدى حاملاً المعلومات

about what's happening inside and beneath the ice sheet.

حول ما يجري داخل وتحت الصفيحة الجليدية.

While this is happening,

وفي تلك الأثناء،

scientists and engineers are on the airplane

يحلق العلماء والمهندسون بالطائرة

for eight hours at a stretch,

لمدة ثمان ساعات متواصلة،

making sure that the radar's working.

للتأكد من أن الرادار يعمل.

And I think this is actually a misconception

في الواقع، أعتقد أنها فكرة خاطئة عن هذا النوع من العمل الميداني،

about this type of fieldwork,

where people imagine scientists peering out the window,

حيث يتخيل الناس العلماء يحدقون خارج النافذة،

contemplating the landscape, its geologic context

لتأمل المناظر الطبيعية، ومواقعها الجيولوجية

and the fate of the ice sheets.

وسُمْكُ الصفائح الجليدية.

We actually had a guy from the BBC's "Frozen Planet" on one of these flights.

في الواقع، رافقنا مبعوث من بي بي سي لفلم "الكوكب المتجمد" في إحدى الرحلات.

And he spent, like, hours videotaping us turn knobs.

وقد أمضى ما يقارب الساعات وهو يصورنا نضغط على الأزرار.

(Laughter)

(ضحك)

And I was actually watching the series years later with my wife,

في الحقيقة شاهدت السلسلات مع زوجتي بعد سنوات،

and a scene like this came up, and I commented on how beautiful it was.

وظهر مشهد كهذا، فأخبرتها كم كان ذلك جميلاً.

And she said, "Weren't you on that flight?"

وقالت: "ألم تكن على متن هذه الرحلة؟"

(Laughter)

(ضحك)

I said, "Yeah, but I was looking at a computer screen."

قلت: "بلى، لكني كنت أنظر إلى شاشة الحاسوب."

(Laughter)

(ضحك)

So when you think about this type of fieldwork,

لذا، عندما تفكرون بهذا النوع من العمل الميداني،

don't think about images like this.

لا تعتقدوا بأن الأمر هو كما في الصور.

Think about images like this.

بل صور من هذا القبيل.

(Laughter)

(ضحك)

This is a radargram, which is a vertical profile through the ice sheet,

هذا مخطط بياناتي بواسطة راداري، وهو مقطع عمودي للصفيحة الجليدية،

kind of like a slice of cake.

مشابه لقطعة كعكة.

The bright layer on the top is the surface of the ice sheet,

الطبقة المضيئة في الأعلى هي سطح الصفيحة الجليدية،

the bright layer on the bottom is the bedrock of the continent itself,

والطبقة المضيئة في الأسفل هي السطح الحجري للقارة نفسها،

and the layers in between are kind of like tree rings,

والطبقات المتواجدة بينهما هي كحلقات الشجرة،

in that they contain information about the history of the ice sheet.

بحيث أنها تحتوي معلومات حول تاريخ الصفيحة الجليدية.

And it's amazing that this works this well.

والمدهش أن الأمر يعمل بشكل جيد.

The ground-penetrating radars that are used

فرادارات الاختراق الأرضي المستعملة

to investigate infrastructures of roads or detect land mines

في مراقبة البنى التحتية للطرقات أو لكشف الألغام الأرضية

struggle to get through a few meters of earth.

تصارع لاختراق بضعة أمتار من الأرض.

And here we're peering through three kilometers of ice.

وها نحن ذا نرى خلال ثلاث كيلومترات من الجليد.

And there are sophisticated, interesting, electromagnetic reasons for that,

وهذه هي الأسباب الكهرومغناطيسية المعقدة والمثيرة لذلك،

but let's say for now that ice is basically the perfect target for radar,

لكن دعونا نقول حالياً أن الجليد هو مبدئيا أفضل هدف يعمل عليه الرادار،

and radar is basically the perfect tool to study ice sheets.

وأن الرادار مبدئيا أفضل أداة لدراسة الصفائح الجليدية.

These are the flight lines

هذه هي خطوط طيران الرحلات

of most of the modern airborne radar-sounding profiles

من آخر المقاطع الملتقطة بالرادار الصوتي الهوائي

collected over Antarctica.

من فوق القطب الجنوبي.

This is the result of heroic efforts over decades

هذه نتيجة مجهودات بطولية استغرقت عقودا من الزمن

by teams from a variety of countries and international collaborations.

لفرق عمل جاءت من مختلف البلدان ولشراكات دولية.

And when you put those together, you get an image like this,

وعندما تجمعونها معاً تحصلون على صورة كهذه،

which is what the continent of Antarctica would look like

للشكل الذي ستكون عليه قارة القطب الجنوبي

without all the ice on top.

دون كل ذلك الجليد في الأعلى.

And you can really see the diversity of the continent in an image like this.

ويمكنكم ملاحظة تنوع القارة من خلال صورة كهذه.

The red features are volcanoes or mountains;

المناطق الحمراء هي براكين أو جبال؛

the areas that are blue would be open ocean

وتلك الزرقاء ستكون عبارة عن بحر مفتوح

if the ice sheet was removed.

إذا أزيلت الصفيحة الجليدية.

This is that giant spatial scale.

هذا هو ذاك النطاق المكاني الضخم.

However, all of this that took decades to produce

لكن، كل ذلك الذي استغرق عقودا للتوصل إليه

is just one snapshot of the subsurface.

هو مجرد لقطة واحدة للطبقة تحت السطحية.

It does not give us any indication of how the ice sheet is changing in time.

وهي لا تزودنا بأي مؤشر حول كيفية تغير الصفيحة الجليدية مع الوقت.

Now, we're working on that, because it turns out

ونحن نعمل على ذلك، لأنه تبين

that the very first radar observations of Antarctica were collected

أن أول صور الرصد لرادار بالقطب الجنوبي

using 35 millimeter optical film.

التقطت باستعمال فلم مصور قياس 35 ملم.

And there were thousands of reels of this film

وكانت هناك الآلاف من بكرات ذلك الفلم

in the archives of the museum of the Scott Polar Research Institute

بأرشيفات متحف معهد البحوث القطبية سكوت

at the University of Cambridge.

لدى جامعة كامبريدج.

So last summer, I took a state-of-the-art film scanner

لذا في الصيف الماضي، أخذت أحدث جهاز لمشاهدة الأفلام

that was developed for digitizing Hollywood films and remastering them,

المطور لرقمنة الأفلام الهوليودية وإصدار نسخ مُحَسَّنَة عنها،

and two art historians,

وعملين فنيين تاريخيين،

and we went over to England, put on some gloves

سافرنا لأجلهما إلى إنجلترا،

and archived and digitized all of that film.

ارتدينا بعض القفازات وقمنا بأرشفة ورقمنة جميع تلك الأفلام.

So that produced two million high-resolution images

فنتج عن ذلك مليونا صورة عالية الدقة

that my group is now working on analyzing and processing

يفحصها حاليا فريق عملي ويعالجها

for comparing with contemporary conditions in the ice sheet.

لمقارنتها بالظروف المعاصرة للصفيحة الجليدية.

And, actually, that scanner -- I found out about it

والحقيقة، علمت بوجود ذلك الجهاز

from an archivist at the Academy of Motion Picture Arts and Sciences.

من أمين أرشيف لدى أكاديمية فنون وعلوم الصور المتحركة.

So I'd like to thank the Academy --

لذا أود أن أشكر الأكاديمية...

(Laughter)

(ضحك)

for making this possible.

لجعلها الأمر ممكنا.

(Laughter)

(ضحك)

And as amazing as it is

ورغم أنه من المذهل

that we can look at what was happening under the ice sheet 50 years ago,

أن نتمكن من رؤية ما يحدث تحت الصفيحة الجليدية منذ 50 سنة مضت،

this is still just one more snapshot.

فإن ذلك يبقى مجرد لقطة أخرى.

It doesn't give us observations

لا توفر لنا صور رصد

of the variation at the annual or seasonal scale,

عن التغيرات السنوية أو الفصلية،

that we know matters.

المهمة حسبما نعرفه.

There's some progress here, too.

أحرزنا بعض التقدم في ذلك أيضًا.

There are these recent ground-based radar systems that stay in one spot.

هناك نُظُم الرادار الأرضية الجديثة التي تبقى في نقطة واحدة.

So you take these radars and put them on the ice sheet

بحيث تضعون تلك الرادارات على الصفيحة الجليدية

and you bury a cache of car batteries.

وتدفنون مجموعة من بطاريات السيارات.

And you leave them out there for months or years at a time,

وتتركونها هناك لأشهر أو سنوات في كل مرة،

and they send a pulse down into the ice sheet

فترسل موجات أسفل الصفيحة الجليدية

every so many minutes or hours.

في كل دقيقة أو ساعة.

So this gives you continuous observation in time --

مما يوفر لكم صور رصد مستمرة في الوقت الحقيقي...

but at one spot.

لكن في نقطة واحدة.

So if you compare that imaging to the 2-D pictures provided by the airplane,

وعليه، إذا قارنتم تلك الصور بالصور الثنائية الأبعاد الملتقطة بالطائرة،

this is just one vertical line.

فذلك مجرد خط عمودي.

And this is pretty much where we are as a field right now.

وهذا تقريباً هو المجال الذي نتواجد فيه حالياً.

We can choose between good spatial coverage

يمكنا الاختيار بين التغطية الجوية الجيدة

with airborne radar sounding

بالرادار الصوتي الهوائي

and good temporal coverage in one spot with ground-based sounding.

والتغطية الزمنية الجيدة لنقطة محددة بالرادار الصوتي الأرضي.

But neither gives us what we really want:

لكن لا أحد منهما يوفر لنا ما نحتاج إليه بالفعل:

both at the same time.

إلا باستعمالهما معاً بالوقت ذاته.

And if we're going to do that,

وإذا كنا سنفعل ذلك،

we're going to need totally new ways of observing the ice sheet.

سنحتاج إلى طرق جديدة تماماً لمراقبة الصفيحة الجليدية.

And ideally, those should be extremely low-cost

ومثالياً، ينبغي أن يكونا بتكلفة جد منخفضة

so that we can take lots of measurements from lots of sensors.

لنتمكن من أخذ الكثير من القياسات بواسطة العديد من أجهزة الاستشعار.

Well, for existing radar systems,

وبالنسبة لنُظُم الرادار المتواجدة،

the biggest driver of cost is the power required

فإن أكبر العوامل المكلفة هي الطاقة المستخدمة

to transmit the radar signal itself.

لنقل إشارة الرادار نفسه.

So it’d be great if we were able to use existing radio systems

لذا سيكون من الرائع إذا تمكنا من استعمال نُظُم

or radio signals that are in the environment.

أو إشارات راديو متواجدة بالفعل.

And fortunately, the entire field of radio astronomy

ومن حسن الحظ، أن مجال علم الفلك الراديوي بالكامل

is built on the fact that there are bright radio signals in the sky.

مبني على حقيقة أن هناك إشارات راديو مشرقة في السماء.

And a really bright one is our sun.

وأكثرها إشراقاً هي شمسنا.

So, actually, one of the most exciting things my group is doing right now

وعليه، فإن أحد أكثر الأمور إثارة التي يعمل عليها فريق عملي حالياً

is trying to use the radio emissions from the sun as a type of radar signal.

هي محاولة استعمال البث الإشعاعي من الشمس كإشارة رادار.

This is one of our field tests at Big Sur.

هذا أحد أكبر مجالات اختباراتنا في بيغ سور.

That PVC pipe ziggurat is an antenna stand some undergrads in my lab built.

أنبوب زقورة من كلوريد متعدد الفاينيل إنه قاعدة لهوائي بناها بعض طلبتي بمختبري.

And the idea here is that we stay out at Big Sur,

والفكرة هنا هي البقاء خارجا في بيغ سور،

and we watch the sunset in radio frequencies,

ومشاهدة غروب الشمس على الترددات الإذاعية،

and we try and detect the reflection of the sun off the surface of the ocean.

ونجرب التقاط انعكاس الشمس على سطح المحيط.

Now, I know you're thinking, "There are no glaciers at Big Sur."

أعلم أنكم تتساءلون: "لا يوجد أنهر جليدية في بيغ سور."

(Laughter)

(ضحك)

And that's true.

وهذا صحيح.

(Laughter)

(ضحك)

But it turns out that detecting the reflection of the sun

لكنه تبين أن التقاط انعكاس الشمس

off the surface of the ocean

على سطح المحيط

and detecting the reflection off the bottom of an ice sheet

والتقاط انعكاس قاع صفيحة جليدية

are extremely geophysically similar.

هما جيوفيزيائياً جد متشابهان.

And if this works,

وعليه، إذا نجح الأمر،

we should be able to apply the same measurement principle in Antarctica.

سيكون بمقدورنا تطبيق نفس مبدأ القياسات في القطب الجنوبي.

And this is not as far-fetched as it seems.

وهذا الأمر ليس بعيد الاحتمال كما يبدو.

The seismic industry has gone through a similar technique-development exercise,

فقد عملت الصناعة الزلزالية على تطوير تقنية مشابهة،

where they were able to move from detonating dynamite as a source,

حيث تمكنوا من الانتقال من اعتماد انفجار للديناميت كمصدر،

to using ambient seismic noise in the environment.

إلى استعمال الصوت الزلزالي المحيط في البيئة.

And defense radars use TV signals and radio signals all the time,

وتستعمل رادارات الدفاع الإشارات التلفزية والإذاعية في كل وقت،

so they don't have to transmit a signal of radar

بحيث لا يكون عليها نقل إشارة الرادار

and give away their position.

والكشف عن موقعها.

So what I'm saying is, this might really work.

ما أود قوله هو أن الأمر قد ينجح بالفعل.

And if it does, we're going to need extremely low-cost sensors

وإن حدث، سنحتاج إلى أجهزة استشعار بأقل تكلفة

so we can deploy networks of hundreds or thousands of these on an ice sheet

لنتمكن من نشر شبكة من المئات أو الآلاف منها على الصفيحة الجليدية

to do imaging.

لالتقاط الصور.

And that's where the technological stars have really aligned to help us.

وهنا حيث اقترنت نجوم التقنية بالفعل لمساعدتنا.

Those earlier radar systems I talked about

نُظُم الرادارات التي حدثتكم عنها آنفا

were developed by experienced engineers over the course of years

والتي طورها مهندسون خبراء على مدى السنوات

at national facilities

في مرافق وطنية

with expensive specialized equipment.

مع تجهيزات متخصصة باهظة الثمن.

But the recent developments in software-defined radio,

لكن آخر التطويرات المتعلقة بالراديوية المحددة بالبرامجيات،

rapid fabrication and the maker movement,

سرعت من وتيرة التصنيع وحركة المصنع،

make it so that it's possible for a team of teenagers

ما مكن فريقًا من الشباب

working in my lab over the course of a handful of months

يعمل في مختبري على مدى بضع أشهر

to build a prototype radar.

لبناء نموذج أولي لرادار.

OK, they're not any teenagers, they’re Stanford undergrads,

نعم، ليسوا شبابا عاديين، إنهم طلبة ستانفورد،

but the point holds --

لكن المسألة هي...

(Laughter)

(ضحك)

that these enabling technologies are letting us break down the barrier

أن تلك التقنيات التمكينية تسمح لنا بتخطي الحاجز

between engineers who build instruments and scientists that use them.

بين المهندسين الذين يبنون الأدوات والعلماء الذين يستخدمونها.

And by teaching engineering students to think like earth scientists

وبتعليم طلبة الهندسة التفكير كعلماء الأرض

and earth-science students who can think like engineers,

وطلبة علوم الأرض القادرين على التفكير كالمهندسين،

my lab is building an environment in which we can build custom radar sensors

مختبري يبني بيئة يمكننا فيها بناء أجهزة رادار ملائمة

for each problem at hand,

لكل مشكلة على حدة،

that are optimized for low cost and high performance

والمحسنة بأقل تكلفة وبأداء عال

for that problem.

لحل تلك المشاكل.

And that's going to totally change the way we observe ice sheets.

وهذا سيغير تماماً الطريقة التي نراقب بها الصفائح الجليدية.

Look, the sea level problem and the role of the cryosphere in sea level rise

مشكل ارتفاع مستوى البحر ودور الغلاف الجليدي في رفعه

is extremely important

مهم للغاية

and will affect the entire world.

وسيؤثر على العالم بأسره.

But that is not why I work on it.

لكنه ليس ما دفعني إلى العمل الذي أقوم به.

I work on it for the opportunity to teach and mentor

أنا أعمل على إمكانية تعليم طلاب لامعين جداً

extremely brilliant students,

والإشراف عليهم،

because I deeply believe that teams of hypertalented,

لأني أؤمن من أعماقي بأن فرق الشباب

hyperdriven, hyperpassionate young people

الموهوبين والنشطين والشغوفين

can solve most of the challenges facing the world,

يمكنها حل معظم التحديات التي تواجه العالم،

and that providing the observations required to estimate sea level rise

وتوفير صور الرصد المطلوبة لتقييم مستوى ارتفاع البحر

is just one of the many such problems they can and will solve.

وهذا مجرد مشكل واحد من المشاكل التي يمكنهم حلها أو سيحلونها.

Thank you.

شكرا جزيلا لكم.

(Applause)

(تصفيق)