Wysoko na Svalbardzie duże zmiany – dawniej akumulacja śniegu, dziś topnienie

Najwyżej położona strefa lodowca Sven (Svenbreen), Svalbard. Gdzie się podział biały śnieg? Fot. Jakub Małecki

Najwyżej położona strefa lodowca Sven (Svenbreen), Svalbard. Gdzie się podział biały śnieg? Fot. Jakub Małecki

Svalbard, archipelag leżący między Norwegią a biegunem północnym, to największy obok Himalajów magazyn lodu w Eurazji. Mimo postępującego ocieplenia klimatu, największe z lokalnych lodowców pozostają w stanie bliskim równowagi. Mniejsze lodowce nie mają tego szczęścia i zachodzi na nich diametralna zmiana reżimu bilansu masy. Badania międzynarodowych zespołów glacjologów zwracają szczególną uwagę na zmiany w najwyżej położonych partiach małych lodowców. Swoją rolę w odegrał tu także Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.

Svalbard od dekad badają polscy naukowcy, m. in. na Stacji Polarnej UAM czy w Polskiej Stacji Polarnej PAN. Pokrywa go 35 tys. km2 lodowców, o łącznej objętości ponad 7 tys. km3. Największe czapy i pola lodowe wystają wysoko ponad 500 m n.p.m., dzięki czemu efektywniej gromadzą zimowy śnieg, który rekompensuje straty związane z letnim topnieniem i cieleniem (odłamywaniem się brył lodu do oceanu). Właśnie dzięki tym dużym lodowcom ogólny bilans masy Svalbardu jest tylko lekko ujemny, a jego udział we wzroście poziomu morza jest nikły. Stan ten mogą jednak zakłócać kilkuletnie epizody tzw. szarż dużych lodowców, jak np. szarża czapy lodowej Austfonna, największego lodowca Svalbardu i Europy, która gwałtownie zwiększając prędkość swojego spływu wzmogła także intensywność cielenia, podwajając średnie roczne tempo utraty masy z archipelagu.

Mniejsze lodowce cyrkowe i dolinne są znacznie bardziej narażone na skutki zmian klimatu. Wzrost temperatury powietrza spowodował na Svalbardzie wyraźny wzrost wysokości linii równowagi, tj. linii oddzielającej strefę ablacji (utraty masy) od strefy akumulacji (przyrostu masy) na lodowcach. Większość małych lodowców tylko w niewielkiej części wyrasta ponad poziomicę 500 m, w okolicy której znajduje się obecnie przeciętna linia równowagi. Akumulacja śniegu jest zatem ograniczona lub nawet w ogóle nie występuje, co oznacza, że małe masy lodowe Svalbardu tracą więcej masy niż zyskują. Jednoznacznie wskazują na to pomiary zmian wysokości ich powierzchni, które w przypadku małych i ospałych lodowców przypisać można niemal w całości do zmian ich bilansu masy, a nie do zmian dynamicznych.

Na lodowcach „zdrowych” wieloletnie fluktuacje wysokości powierzchni (grubości) są niemal niezauważalne na całej ich powierzchni. Już od dawna wiadomo, że małe lodowce dolinne Svalbardu tracą swą grubość, ale dopiero praca Jack’a Kohler’a (Norwegian Polar Institute) i jego współpracowników (2007) w tak kompletny sposób przedstawiła zmiany zachodzące na lodowcach w różnych częściach archipelagu. Korzystając z danych topograficznych z różnych lat autorzy ci wykazali, że tempo obniżania powierzchni lokalnych mas lodowych w 4-6 przedziałach czasowych okresu 1936-2005 systematycznie rosło, oraz że współcześnie lodowce tracą grubość nawet w swoich najwyższych partiach.

Kohler i in. zauważyli, że to właśnie tam tempo utraty masy wzrosło najszybciej. Autorzy ci przypuszczali, że odpowiedzialne za to zjawisko mogły być zmiany albedo, czyli „białości” powierzchni (o wpływie albedo na topnienie pisałem >>>tutaj). Albedo śniegu (50-90%) jest wyższe niż nagiego lodu (10-30%), a więc odbija większą część promieniowania słonecznego. Ta sama ilość energii dostarczona do obu rodzajów powierzchni stopi zatem dużo więcej lodu niż śniegu. Dopóki klimat pozwalał na akumulację śniegu w najwyższych sektorach lodowców, albedo tych stref było wysokie, co znacząco ograniczało topnienie.

Ryc. 1. Zmiany tempa obniżania powierzchni po 1990 roku sześciu lodowców różnych regionów Svalbardu. Należy zwrócić uwagę na znaczne przyspieszenie tempa spadku grubości (wartości najbardziej ujemne) w najwyższych strefach lodowców. Za: James et al. 2012, The Cryosphere, zmienione.

W 2012 roku Timothy James (University of Swansea) ze współpracownikami opublikował artykuł dotyczący sześciu małych lodowców rozsianych po całym archipelagu. Dane James’a były pod względem rozdzielczości przestrzennej jeszcze dokładniejsze niż Kohler’a, choć rozdzielczość czasowa była niższa – w pracy analizowano 2-3 przedziały okresu 1961-2005.  W pracy tej stwierdzono, że uśrednione tempo obniżania powierzchni było najszybsze w ostatnim z analizowanych okresów (1990-2005), aczkolwiek nie w każdym przypadku rosło systematycznie. Autorzy ci zauważyli także wzrost tempa obniżania powierzchni w najwyższych obszarach lodowców, choć reakcja ta była zróżnicowana regionalnie, zamazując płynący z lodowców sygnał (ryc. 1). Znów za najbardziej prawdopodobną przyczynę szybkiego obniżania powierzchni w dawnych strefach akumulacji uznano hipotezę o spadku albedo.

Zmiany wysokości powierzchni (grubości) lodowców zatoki Petunia w okresach 1960-1990 i 1990-2009. Należy zwrócić uwagę, że po 1990 roku nie zanotowano przyrostu wysokości (kolory niebieskie) na żadnym z badanych lodowców. Za: Małecki (2013), Polar Research.

Ryc. 2. Zmiany wysokości powierzchni (grubości, w metrach rocznie) lodowców zatoki Petunia w okresach 1960-1990 i 1990-2009. Należy zwrócić uwagę na to, że po 1990 roku nie zanotowano przyrostu wysokości (kolory niebieskie) na żadnym z badanych lodowców. Za: Małecki (2013), Polar Research.

Jako trzecią z prac poruszających ten problem opublikowano pod koniec 2013 roku artykuł Jakuba Małeckiego z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Dotychczasowe analizy zwracały uwagę na wzrastające tempo ubytku miąższości lodowców w różnych częściach Svalbardu. W odróżnieniu od poprzednich, praca Małeckiego korzystała z danych o niższej rozdzielczości przestrzennej i czasowej niż cytowane wcześniej, ale skupiła się na siedmiu sąsiadujących ze sobą lodowcach w pobliżu Stacji Polarnej UAM. W artykule przedstawiono obliczenia i mapę dotyczące zróżnicowanego tempa utraty ich grubości (ryc. 2) oraz podkreślono rolę uwarunkowań lokalnych w tym procesie, takich jak oświetlenie danego lodowca i jego wysokość n.p.m. Również i tym razem stwierdzono, że najszybsze zmiany zachodzą w partiach najwyższych, a ponieważ analizowane lodowce leżą blisko siebie, a klimat panujący nad nimi jest zbliżony, to otrzymano bardzo wyraźną krzywą zmian. Z ryc. 3. wynika, że w górnych partiach lodowców, powyżej linii, na której zmiany wysokości powierzchni były zerowe jeszcze w okresie 1960-1990, przyspieszenie tempa spadku grubości było największe. Potwierdza to wnioski i przypuszczenia wcześniejszych badań przeprowadzone w innych regionach Svalbardu.

Zmiany tempa obniżania powierzchni po 1990 roku sześciu sąsiadujących ze sobą lodowców środkowego Svalbardu. Należy zwrócić uwagę na znaczne przyspieszenie tempa spadku grubości (wartości najbardziej ujemne) w najwyższych strefach lodowców. Za: Małecki (2013), Polar Research.

Ryc. 3. Zmiany tempa obniżania powierzchni po 1990 roku czterech sąsiadujących ze sobą lodowców zatoki Petunia. Należy zwrócić uwagę na znaczne przyspieszenie tempa spadku grubości (wartości najbardziej ujemne) w najwyższych strefach lodowców. Za: Małecki (2013), Polar Research, zmienione.

Ale właściwie dlaczego to takie ważne? Dane przedstawione we wszystkich trzech omawianych artykułach wskazują, że obniżanie powierzchni w dawnych strefach akumulacji małych lodowców znacząco przyspieszyło  w zasadzie na całym Svalbardzie. Dynamika ich ruchu jest na tyle niska, że zmiany te można utożsamiać ze wzrostem intensywności topnienia, a nie, jak ma to miejsce na lodowcach bardziej aktywnych, ze zmianami w przepływie lodu z góry na dół. Wydaje się być bardzo prawdopodobnym, że małe lodowce reagują na zmiany klimatyczne z wyprzedzeniem w stosunku do swoich większych kuzynów. Możliwe zatem, że podobny proces dotknie wkrótce główne masy lodowe Svalbardu.

Wzmożone topnienie w strefach akumulacji śniegu największych lodowców archipelagu podniosłoby linię równowagi bilansowej z obecnych ok. 500 m n.p.m. o kolejne dziesiątki, a może nawet setki metrów. Ostrożne szacunki James’a i in. (2012) wskazują, że wzrost linii równowagi o 50 m pomniejszy obszar akumulacji Svalbardu o ok. 3 000 km2 na rzecz strefy ablacji zdominowanej w bilansie rocznym przez topnienie. Uruchomienie tego procesu na potężnych czapach i polach lodowych zachodniego i wschodniego Svalbardu spowoduje zatem diametralną zmianę ogólnego bilansu masy tego regionu Arktyki na bardziej ujemny, skutkując większą niż do tej pory dostawą wody do Wszechoceanu i szybszym tempem wzrostu jego poziomu.

Przyszłe prace będą musiały dążyć do pełniejszego wyjaśnienia tego zjawiska. Dotychczasowe próby były jedynie przypuszczeniami o roli albedo w przyspieszeniu tempa topnienia dawnych stref akumulacji, popartymi jedynie ogólnymi obserwacjami terenowymi, a nie twardymi pomiarami bezpośrednimi lub satelitarnymi. Spośród innych hipotetycznych procesów, które mogłyby dać podobny efekt, należy wymienić m.in. potencjalną zmianę stratyfikacji atmosferycznej, brak tzw. akumulacji wewnętrznej oraz zmiany bilansu cieplnego całych dolin spowodowane malejącym stosunkiem powierzchni lodu do całej doliny. Procesy te są jednak zdaniem wszystkich autorów mniej prawdopodobne, niż przedstawiona hipoteza o zmianach albedo.

Źródła
James T. et al. 2012. Observations of enhanced thinning in the upper reaches of Svalbard glaciers. The Cryosphere, 6, 1369-1381. doi:10.5194/tc-6-1369-2012
Kohler J. et al. 2007. Acceleration in thinning rate on western Svalbard glaciers. Geophysical Research Letters, 34, 18. doi:DOI: 10.1029/2007GL030681
Małecki J. 2013. Elevation and volume changes of seven Dickson Land glaciers, Svalbard, 1960-1990-2009. Polar Research, 32, 18400. http://dx.doi.org/10.3402/polar.v32i0.18400
Advertisements

One response to “Wysoko na Svalbardzie duże zmiany – dawniej akumulacja śniegu, dziś topnienie

  1. Pingback: Serce arktycznego Spitsbergenu traci lód w rekordowym tempie | Glacjoblogia·

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