Szarżująca czapa lodowa – nowe dane o przyspieszeniu Austfonny

Cielące się czoło lodowca na Svalbardzie. Fot. J. Małecki

Cielące się czoło lodowca na Svalbardzie. Fot. J. Małecki

Część czapy lodowej Austfonna – największego lodowca Europy o powierzchni 8 tys. km2wyraźnie przyspieszyła ostatnio spływ do oceanu, choć nie było jasne dlaczego. 23 maja opublikowano w The Cryosphere Discussions artykuł grupy badaczy z Uniwersytetu w Oslo, w którym przedstawiają oni swoją hipotezę o przyczynie wzrostu prędkości płynięcia i jej implikacjach dla zachowania wielkich lądolodów w przyszłości.

Austfonna obserwowana jest od lat przez glacjologów z Norwegii. Do niedawna uważana była za stabilną – zmiany klimatyczne wpływały na nią znacznie łagodniej niż na mniejsze lodowce cyrkowe i dolinne Svalbardu. Jako „mini-lądolód” wykształciła własne strumienie lodowe drenujące lód spod szczytu ku obrzeżom. Strumienie te przypominają w pewnym sensie rzeki odwadniające własne zlewnie i dorzecza, a „dorzeczami” strumieni lodowych są baseny glacjalne. Przyspieszeniu uległ tzw. Basen-3 (ang. Basin-3) na południowym wschodzie Austfonny. Grupa naukowców, której przewodził Thorben Dunse, swoje badania zachowania tego sektora czapy lodowej oparła na analizach przesunięć precyzyjnych odbiorników GPS zainstalowanych na powierzchni lodowca oraz na radarowych danych satelitarnych.

W połowie lat 90. prędkość płynięcia lodu w Basenie-3 wynosiła maksymalnie ok. 0,5 m dziennie. Na wiosnę 2008 roku wzdłuż głównej osi strumienia Basenu-3 zainstalowano pięć precyzyjnych odbiorników GPS. Już pierwsze wyniki wskazały na wyraźny wzrost prędkości w stosunku do poprzednich dekad. Dane z kolejnych lat ujawniły, że prędkość lodowca gwałtownie rosła zaledwie w kilka dni po rozpoczęciu okresu silnego letniego topnienia, po czym na jesień opadała do poziomu niższego niż latem, ale wyższego niż poprzedzającej zimy. Dzięki temu ogólna prędkość płynięcia systematycznie wzrastała. Na jesień 2012 roku letnie przyspieszenie było jeszcze bardziej gwałtowne niż dotychczasowe epizody.

Prędkość płynięcia zastabilizowanych odbiorników GPS w Basenie-3, Austfonna. Numeracja odbiorników postępuje od czoła lodowca w górę. PDD - pozytywne stopnio-dni zmierzone na pobliskiej stacji meteorologicznej. Za: Dunse i in. 2014.

Prędkość płynięcia zastabilizowanych odbiorników GPS w Basenie-3, Austfonna. Numeracja odbiorników postępuje od czoła lodowca w górę. PDD – pozytywne stopnio-dni zmierzone na pobliskiej stacji meteorologicznej. Za: Dunse i in. 2014.

Analiza danych satelitarnych pozwoliła stwierdzić, że wzrost prędkości zmierzony na jesień 2012 roku przez odbiorniki GPS związany był z uruchomieniem wielkich obszarów Basenu-3, które do tej pory były przymarznięte do podłoża i niemal nieruchome. Rozszerzenie wpływu strumienia lodowego było tak silne, że jego główna oś przesunęła się na południe. Do stycznia 2013 roku prędkość płynięcia lodu w Basenie-3 wzrosła miejscami do 20 m dziennie. Co ciekawe, do maja 2013 maksymalne prędkości w dolnej części lodowca spadły do 15 m na dobę, podczas gdy w wyższych partiach przyspieszenie trwało dalej. Wzrost prędkości lodu spowodował awans czoła i wzmożoną utratę masy poprzez cielenie – odrywanie brył lodu do morza. Największą intensywność cielenia (w tempie 13 gigaton rocznie) zanotowano na przełomie grudnia 2012 i stycznia 2013, po czym nieco spadła.

Prędkość płynięcia lodu w Basenie-3, Austfonna, na podstawie danych z satelity TerraSAR-X. a - kwiecień/maj 2012; b - sierpień; c - październik; d - grudzień 2012/styczeń 2013. Czerwone strzałki - wektory ruchu odbiorników GPS.

Prędkość płynięcia lodu w Basenie-3, Austfonna, na podstawie danych z satelity TerraSAR-X. a – kwiecień/maj 2012; b – sierpień; c – październik; d – grudzień 2012/styczeń 2013. Czerwone strzałki – wektory ruchu odbiorników GPS. Za: Dunse i in. 2014.

Zmiany w obrębie Basenu-3 autorzy artykułu podzielili na trzy etapy: 1) aktywację lodu do tej pory przymarzniętego do podłoża w postaci narodzin wyraźnego strumienia lodowego na początku lat 90., 2) wieloletnie przyspieszanie strumienia do roku 2012 i w końcu 3) aktywna faza szarży lodowcowej od jesieni 2012. Szarże lodowcowe (ang. surge) są naturalnymi cyklicznymi i gwałtownymi przyspieszeniami płynięcia, oddzielonymi od siebie długimi okresami spokoju, które na lodowcach Svalbardzkich trwają 50-500 lat. Ich przyczyna nie jest do końca wytłumaczona, ale na pewno ma związek ze zmianami w podłożu.

Faza 1 tłumaczona jest przez mechanizmy wewnętrzne, takie jak zmiany termiki spodniej części lodowca, prowadzące do rozmarznięcia kontaktu między lodem a podłożem. Zmiany takie mogą być spowodowane osiągnięciem przez lodowiec odpowiedniej grubości, która zwiększa ciśnienie, naprężenia, deformacje lodu i w efekcie temperaturę. Faza 2 przyspieszenia, będąca preludium do obecnej szarży, związana była z okresami topnienia i dostawy wody do podłoża lodowca, która zmniejszała tarcie lodu o skały. Teoria ta nie wyjaśnia jednak wzrostu prędkości zimowych, co wskazuje na fundamentalne zmiany w dynamice lodu. Mogą one być tłumaczone przez stopniową aktywację lodu dotychczas nieruchomego podczas poprzednich okresów letnich, co w efekcie przyspieszyło spływ w górnych strefach Basenu-3 i rozpoczęło fazę 3 – szarżę.

Dunse ze współpracownikami nazwali ten mechanizm sprzężeniem hydro-termodynamicznym. Znaczącą rolę odgrywa w nim formowanie się szczelin na powierzchni, dzięki którym woda ma ułatwiony dostęp do podłoża i tym bardziej przyspiesza spływ. Aktywna faza szarży zakończy się najprawdopodobniej w przeciągu najbliższych lat, ponieważ szybki spływ rozciąga lodowiec, przez co traci on na grubości i w końcu z powrotem przymarznie do podłoża.

Obserwacje Austfonny i innych mniejszych ciał lodowych są o tyle istotne, że mimo swojej stosunkowo niewielkiej objętości przyczyniają się do wzrostu  poziomu morza w podobnym stopniu co lądolody. Co więcej, szczególnie czapy lodowe mogą być dobrymi analogami dla ich zachowania. Reakcja czap na zmiany klimatu jest szybsza i wyraźniejsza, co może rzucać nowe światło na ewolucję Antarktydy i Grenlandii lub na zanik plejstoceńskiej pokrywy lodowej. Austfonna, podobnie jak lądolody, składa się z powoli płynącego lodu przymarzniętego do podłoża oraz z szybszych strumieni lodowych, które transportują lód do cielących się czół. Wyniki Dunse i innych wskazują, że przy zachowaniu odpowiednich warunków może na Antarktydzie i Grenlandii stosunkowo szybko dojść do uruchomienia wielkich sektorów powolnego lodu, gwałtownego przyspieszenia spływu do oceanu, a w konsekwencji szybkiej utraty masy i wzrostu poziomu morza.

Wyniki Dunse i innych opublikowane w The Cryosphere Discussions są pierwszą wersją artykułu, który obecnie podlega otwartej krytyce środowiska glacjologów. Zrecenzowana i poprawiona wersja pojawi w The Cryosphere najprawdopodobniej za kilka miesięcy.

Źródła:
T. Dunse, T. Schellenberger, A. Kääb, J. O. Hagen, T. V. Schuler, and C. H. Reijmer. 2014.  Destabilisation of an Arctic ice cap triggered by a hydro-thermodynamic feedback to summer-melt. The Cryosphere Discussions, 8, 2685-2719. 
Advertisements

3 responses to “Szarżująca czapa lodowa – nowe dane o przyspieszeniu Austfonny

    • Dzięki za komentarz. Do tej pory sądzono, że jedynym związkiem między szarżami, a klimatem, jest przyrost masy w górnych partiach lodowca – klimat musi być więc wystarczająco chłodny, aby przybywało śniegu i szarża mogła być w ogóle uruchomiona. Ocieplenie powoduje więc raczej zanik takiego zachowania na Svalbardzie, bo więcej śniegu topnieje, niż przybywa. W tym jednak przypadku ocieplenie zdaje się pomagać szarży, bo dostarczyło do podłoża dużo wody, co przygotowało grunt pod gwałtowne przyspieszenie z roku 2012.

  1. Pingback: IGiG UAM bada zmiany zachodzące wysoko na lodowcach Spitsbergenu | IGiG UAM·

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s