Defnyddio ffeibr optig i fesur tymheredd Llen Iâ’r Ynys Las

Fel rhan o’r prosiect, bu gwyddonwyr o Brifysgol Aberystwyth yn defnyddio’r offer yma i ddrilio drwy'r rhewlif a chael mesuriadau manwl o dymheredd Llen Ia’r Ynys Las.

Mae gwyddonwyr wedi defnyddio offer synhwyro ffeibr optig i gofnodi’r mesuriadau mwyaf manwl erioed o nodweddion rhew ar Len Iâ'r Ynys Las.

Caiff eu canfyddiadau eu defnyddio i wneud modelau mwy cywir o sut mae ail len iâ fwyaf y byd yn symud yn y dyfodol, wrth i effeithiau newid yn yr hinsawdd barhau i gyflymu.

Rhoddwyd techneg newydd sbon ar waith gan y tîm ymchwil, dan arweiniad Prifysgol Caergrawnt, oedd yn golygu trosglwyddo pylsiadau laser mewn cebl ffibr optig er mwyn cael mesuriadau tymheredd manwl iawn o wyneb y llen iâ hyd at y gwaelod, dros 1000 metr islaw.

I osod y cebl, bu'n rhaid i'r gwyddonwyr ddrilio drwy'r rhewlif am y tro cyntaf ac fe arweiniwyd y broses hon gan yr Athro Bryn Hubbard a Dr Samuel Doyle o Brifysgol Aberystwyth.

Ar ôl gostwng y cebl i'r twll turio, trosglwyddodd y tîm bylsiadau laser i'r cebl ac yna cofnodi’r camystumiau a gafwyd wrth wasgaru golau yn y cebl, â’r rheiny'n amrywio yn dibynnu ar dymheredd y rhew o’u cwmpas.

Bu peirianwyr o Brifysgol Technoleg Delft yn yr Iseldiroedd a geoffisegwyr o Brifysgol Leeds yn cynorthwyo hefyd yn y gwaith o gasglu a dadansoddi data.

Yn wahanol i astudiaethau blaenorol, oedd yn mesur tymheredd o synwyryddion wedi’u gosod ddegau neu hyd yn oed gannoedd o fetrau ar wahân, mae'r dull newydd yn caniatáu i dymheredd gael ei fesur ar hyd pob un darn o’r cebl ffibr optig a osodwyd yn y twll turio dwfn. O ganlyniad, ceir proffil manwl iawn o’r tymheredd sy'n rheoli pa mor gyflym y mae rhew'n dadffurfio ac yn y pen draw pa mor gyflym y mae'r llen iâ yn llifo.

Y gred oedd bod tymheredd llenni iâ yn amrywio ar hyd graddiant llyfn, gyda'r rhannau cynhesaf ger yr wyneb lle mae'r haul yn taro, ac ar y gwaelod lle mae'n cael ei gynhesu gan ynni geothermol a ffrithiant wrth i'r llen iâ rygnu ar draws y dirwedd danrewlifol tuag at y cefnfor.

Yn groes i hynny, canfu'r astudiaeth newydd yma fod dosbarthiad y tymheredd yn llawer mwy heterogenaidd, gydag ardaloedd o ddadffurfio lleol iawn yn cynhesu'r rhew ymhellach.

Mae'r dadffurfio hwn wedi'i ganoli ar y ffiniau rhwng rhew o wahanol oedrannau a mathau. Er nad yw union achos y dadffurfiad hwn yn hysbys eto, gall fod o ganlyniad i lwch yn y rhew o ffrwydradau folcanig y gorffennol neu holltau mawr sy'n ymdreiddio gannoedd o fetrau o dan wyneb y rhew.  Cyhoeddwyd adroddiad ar y canlyniadau yng nghyfnodolyn Science Advances ar 14 Mai 2021.

Mae dirywiad Llen Iâ’r Ynys Las wedi cynyddu'n sylweddol ers y 1980au ac erbyn hyn dyma'r elfen unigol fwyaf sy’n cyfrannu at gynnydd byd-eang yn lefel y môr. Daw oddeutu hanner y golled dorfol hon yn sgil dŵr yn llifo oddi ar yr wyneb, gyda’r gweddill yn ganlyniad i ryddhau rhew yn uniongyrchol i'r cefnfor wrth i rewlifoedd sy'n llifo'n gyflym gyrraedd y môr.

Er mwyn gallu pennu sut mae'r rhew yn symud a'r prosesau thermodynamig sydd ar waith oddi mewn i rewlif, mae cael mesuriadau tymheredd rhew manwl cywir yn hanfodol. Gellir canfod amodau ar yr wyneb drwy loerennau neu arsylwadau maes mewn ffordd gymharol syml. Fodd bynnag, mae pennu beth sy'n digwydd oddi mewn ac o dan len iâ trwch cilometr yn fwy heriol o lawer, ac mae diffyg arsylwadau yn un o brif achosion ansicrwydd wrth flaenamcanu cynnydd byd-eang yn lefel y môr.

Mae prosiect RESPONDER, a ariennir gan y Cyngor Ymchwil Ewropeaidd, yn mynd i'r afael â'r broblem hon drwy ddefnyddio technoleg drilio dŵr poeth i dyllu drwy rewlif Sermeq Kujalleq ac astudio'n uniongyrchol yr amodau ar waelod un o rewlifau mwyaf yr Ynys Las.

"Fel rheol rydym yn cymryd mesuriadau o fewn y llen iâ drwy atodi synwyryddion i gebl yr ydym yn ei ostwng i dwll turio wedi'i ddrilio, ond nid oedd yr arsylwadau roeddem wedi'u gwneud hyd yma yn rhoi darlun cyflawn i ni o'r hyn sy'n digwydd," meddai'r cydawdur Dr Poul Christoffersen o Sefydliad Scott i Ymchwil y Pegynnau, sy'n arwain prosiect RESPONDER.

"Y mwyaf manwl yw’r data y gallwn ni ei gasglu, y mwyaf clir y gallwn wneud y darlun hwnnw. Bydd hynny yn ei dro yn ein helpu i wneud rhagfynegiadau mwy cywir ar gyfer dyfodol y llen iâ."

"Gyda dulliau synhwyro nodweddiadol, tua dwsin o synwyryddion yn unig y mae modd eu gosod ar y cebl, felly mae bwlch mawr rhwng y mesuriadau," meddai awdur cyntaf yr adroddiad Robert Law, sy’n ymgeisydd PhD yn Sefydliad Scott i Ymchwil y Pegynnau. "Ond drwy ddefnyddio cebl ffibr optig yn lle, mae'r cebl cyfan yn troi'n synhwyrydd yn y bôn ac mae modd cael mesuriadau manwl gywir o'r wyneb yr holl ffordd i'r gwaelod."

Dywedodd yr Athro Bryn Hubbard, Cyfarwyddwr Canolfan Rewlifeg yn Adran Daearyddiaeth a Gwyddorau Daear Prifysgol Aberystwyth: "Mae'r dechnoleg hon yn ddatblygiad mawr yn ein gallu i gofnodi amrywiadau gofodol mewn tymheredd rhew dros bellteroedd hir gyda chydraniad hynod o uchel. Gyda rhai addasiadau pellach, gall y dechneg hefyd gofnodi nodweddion eraill, megis dadffurfio, gyda’r un cydraniad uchel.”

Dywedodd Dr Sam Doyle o Adran Daearyddiaeth a Gwyddorau Daear Prifysgol Aberystwyth: "Mae lefel y manylder yn syfrdanol. Lle'r oeddem yn dyfalu beth oedd yn digwydd rhwng mesuriadau, nawr gallwn weld yn glir beth sy'n digwydd. Roeddem yn gallu nodi prosesau newydd fel gwres a gynhyrchwyd gan gam-ffurfio wedi'i ganoli o fewn ystod ddyfnder bach iawn."

Ychwanegodd Dr Poul Christoffersen: "Yn gyffredinol, mae ein darlleniadau'n rhoi darlun sy'n llawer mwy amrywiol na'r hyn y mae damcaniaethau a modelau cyfredol yn ei ragweld. Gwelsom fod dadffurfio rhew mewn bandiau ac ar y ffiniau rhwng gwahanol fathau o iâ yn dylanwadu'n gryf ar dymheredd. Ac mae hyn yn dangos bod cyfyngiadau mewn llawer o fodelau, gan gynnwys ein rhai ni."

Daeth yr ymchwilwyr o hyd i dair haen o iâ yn y rhewlif. Mae'r haen drwchus yn cynnwys rhew oer a chaled a ffurfiodd dros y 10,000 o flynyddoedd diwethaf. Oddi tano, canfuwyd rhew hŷn o'r oes iâ ddiwethaf, sy'n feddalach ac yn fwy anffurfiedig oherwydd llwch sydd wedi'i ddal yn y rhew. Fodd bynnag, yr hyn a synnodd yr ymchwilwyr fwyaf oedd haen o iâ cynnes, dros 70 metr o drwch, ar waelod y rhewlif.

"Rydyn ni'n gwybod y math hwn o iâ cynnes o amgylcheddau Alpine llawer cynhesach, ond yma mae'r rhewlifau'n cynhyrchu'r gwres drwy ddadffurfio ei hun," meddai Robert Law.

"Gyda'r arsylwadau hyn, rydym yn dechrau deall yn well pam mae Llen Iâ'r Ynys Las yn colli màs mor gyflym a pham fod rhyddhau rhew yn fecanwaith mor amlwg o golli rhew," meddai Christoffersen.

Mae un o'r prif gyfyngiadau ar ein dealltwriaeth o newid yn yr hinsawdd ynghlwm ag ymddygiad rhewlifoedd a llenni iâ. Bydd y data newydd yn caniatáu i'r ymchwilwyr wella eu modelau o sut mae Llen Iâ Greenland yn symud ar hyn o bryd, sut y gall symud yn y dyfodol, a beth fydd hyn yn ei olygu i gynnydd byd-eang yn lefel y môr.

Ariannwyd yr ymchwil yn rhannol gan yr Undeb Ewropeaidd.

Rhannu