Komentarz do doniesień o rozroście lądolodu Antarktydy

Mapy bilansu masy lądolodu Antarktydy. Źródło: Zwally et al. 2015/Journal of Glaciology

Mapy bilansu masy lądolodu Antarktydy dla okresów 1992-2001 (po lewej) i 2003-2008 (po prawej). Źródło: Zwally et al. 2015/Journal of Glaciology

Artykuł naukowy o rozroście lądolodu Antarktydy autorstwa Jay’a Zwally’ego z zespołem z października 2015 roku odbił się szerokim echem w mediach. Nie ma w tym nic dziwnego, również dla glacjologów to sensacyjny nagłówek, ponieważ dotychczasowe prace wskazywały, że szósty kontynent traci swoją lodową powłokę i przyczynia się do wzrostu poziomu morza. Jak wpisuje się w to artykuł grupy Zwally’ego, który zdaje się pokazywać coś zupełnie przeciwnego? W nauce bywa czasem, że otrzymujemy wyniki niezgodne z poprzednimi. Za wcześnie jest jednak na obalanie dotychczasowej wiedzy o stanie Antarktydy, a tym bardziej na odwołanie ocieplenia klimatu.

Badania glacjologiczne prowadzone na lodowcach w wysokich górach całego świata jasno wskazują, że globalnie ich bilans masy jest ujemny, choć ze sporadycznymi odstępstwami od tej reguły. Bezsprzecznie winne temu są zmiany klimatu, w tym coraz wyższa temperatura atmosfery przyspieszająca ich topnienie. Badania na małych lodowcach górskich i arktycznych są od dekad prowadzone bezpośrednio na ich powierzchni, dzięki czemu możemy z bliska śledzić procesy, jakie na nich zachodzą. Inaczej jest z lądolodem Antarktydy, bo jego gigantyczne rozmiary (13 mln km2) pozwalają na bezpośrednie badania jedynie małych jego fragmentów. Satelitarna rewolucja technologiczna, która dokonała się w ostatnich 20 latach pozwoliła spojrzeć na lądolody z szerszej perspektywy. Mimo oczywistych plusów zdalnych metod badań (m.in. całościowe spojrzenie na lądolód), mają one też swoje wady.

To co najczęściej mierzą satelity wykorzystywane w glacjologii to zmiany wysokości powierzchni lodowców i lądolodów. Dodatnie zmiany wysokości obserwowane przez Zwally’ego trudno jednak precyzyjnie przeliczyć na zmianę masy wyrażoną w tonach. Dlaczego?

  • Pierwszą trudnością jest gęstość, czyli stosunek masy do objętości. Budulcami lądolodu są: śnieg tuż przy powierzchni, masywny lód lodowcowy sięgający od kilkunastu-kilkudziesięciu metrów pod powierzchnią aż do podłoża skalnego, oraz firn, czyli ogniwo pośrednie pomiędzy śniegiem i lodem, a składniki te mają różną gęstość i to jeszcze zmienną w czasie. W pracy Zwally’ego dokonano pewnych założeń wstępnych, ponieważ o procesach zmian gęstości śniegu na Antarktydzie wiemy po prostu zbyt mało. Czy te założenia są realistyczne? Jestem przekonany, że są najlepszym przybliżeniem rzeczywistości na jakie nas obecnie stać, ale nie mamy pewności, że są realne.
  • Po drugie, na wysokość powierzchni Antarktydy wpływa także dynamika samego ruchu lodu. Przyspieszenie prędkości płynięcia lodowych strumieni może je znacząco obniżać, a spowolnienie prowadzić do nabrzmienia. Mimo zdecydowanych postępów w ostatnich latach wciąż mamy luki w wiedzy o rozkładzie i zmianach prędkości płynięcia lądolodu, a jest ona niezbędna do interpretacji zmian wysokości powierzchni.
  • Trzecim problemem analiz jest wpływ pionowych ruchów skorupy ziemskiej na wyniesienie lądolodu ponad poziom morza. Ruchy te mogą być wznoszące lub opadające. Bez uwzględnienia tych fluktuacji obserwacje satelitarne zmian wysokości mogłyby sugerować odpowiednio przyrost lub spadek grubości lądolodu. Modelowanie tzw. ruchów izostatycznych jest zagadnieniem trudnym, szczególnie na Antarktydzie, na której sieć pomiarowa jest uboga. Znów, według obecnej wiedzy założenia przyjęte w pracy Zwally’ego są realistyczne, ale jest ona dość skąpa.

Należy jednak podkreślić, że pomimo problemów (zupełnie normalnych dla studiów tego pokroju) artykuł jest bardzo solidny i pełnymi garściami czerpie z dotychczasowych osiągnięć glacjologii antarktycznej. Zastanawiający jest jednak jego odmienny wniosek od prac wcześniejszych. Osobiście uważam, że artykuł ten doskonale podkreśla z jakimi niepewnościami musimy się liczyć przy analizach zmian wysokości lądolodu Antarktydy. Są one tym bardziej istotne, że obserwowane zmiany (uśrednione dla całego lądolodu) są wcale nie tak dalekie od zera. Ponieważ jednak zachodzą na ogromnym obszarze, drobne fluktuacje wysokości powierzchni mogą przekładać się na pokaźne zmiany masy. Przykładowo, zmiana grubości lodu Antarktydy zaledwie o 1 cm oznaczałby w efekcie imponujący przyrost masy o ok. 120 miliardów ton. I o takich właśnie niewielkich zmianach jest artykuł Zwally’ego. Należy mieć świadomość, że każdy ewentualny błąd pomiaru, niepoprawność oszacowania jakiegoś drobnego elementu mocno wpłynie się na wynik.

Z całą pewnością po lekturze artykułu (a tym bardziej doniesień prasowych!) nie ma podstaw aby negować współczesne zmiany klimatu. One zachodzą bezsprzecznie, tu i teraz, i powodują kurczenie się lodowców górskich na całym świecie. Wielkie lądolody reagują na impuls klimatyczny z opóźnieniem w stosunku do małych lodowców i nie byłoby nic dziwnego w tym, gdyby proces utraty masy zaczął się na nich wiele lat później. I tu dochodzę do sedna: wbrew wielu informacjom prasowym z artykułu Zwally’ego nie wynika, że cała Antarktyda wciąż się rozrasta. Wg autorów tyje jej wschodnia część (w średnim tempie ok. 1 cm rocznie), podczas gdy lądolód zachodni systematycznie traci na objętości. Artykuł nie rozwiewa więc przypuszczenia, że zachodnia Antarktyda zmierza do dezintegracji zainicjowanej przez rozpad lodowców szelfowych związany ze zmianami klimatyczno-oceanicznymi. Przyrost masy w większej wschodniej części przewyższa ubytki na zachodzie, więc całkowita masa Antarktydy rosła wg autorów w okresach 1992-2001 i 2003-2008 (odpowiednio w tempie 112 i 82 mld ton/rok). Grupa zwraca jednak uwagę na to, że obliczone przez nią tempo wzrostu Antarktydy wyraźnie spadło pomiędzy dwoma analizowanymi okresami i za ok. 20 lat sumaryczny bilans masy może zmienić znak na ujemny. Co więcej, z wcześniej opublikowanych prac wiemy, że po 2008 roku, na którym kończy się zakres czasowy studium Zwally’ego, nastąpiło znaczące przyspieszenie negatywnych zmian lądolodu i jego bilans masy jest obecnie zdecydowanie bardziej ujemny niż w okresie 2003-2008. To nie są dobre wieści dla Antarktydy.

Kończąc muszę zaznaczyć, że praca Zwally’ego i innych jest dla mnie tak samo wiarygodna merytorycznie, jak wcześniejsze prace o utracie masy lądolodu Antarktydy. Tych ostatnich jest jednak więcej i korzystały one nie tylko z altymetrii satelitarnej, ale i innych metod, jak np. z pomiarów anomalii grawitacyjnych. Dlatego też osobiście pozostawałbym raczej przy kurczeniu zasobów lądolodu, chociaż bardzo bym chciał, żeby to Zwally miał rację. Jeżeli jednak badania innych zespołów potwierdzą za jakiś czas wnioski Zwally’ego, to będzie to oznaczać, że do tej pory kiepsko rozumieliśmy nie tylko samą Antarktydę, ale i obserwowany proces wzrostu poziomu morza w tempie 3 mm/rok. Z całą pewnością czekają nas wtedy pasjonujące odkrycia.

Więcej:

Zwally, J.H. et al. 2015. Mass gains of the Antarctic ice sheet exceed losses. Journal of Glaciology 61, 230, 1019-1036 – oryginalny artykuł

Antarktyda. Epizod IV – Nowa Nadzieja – artykuł na portalu Nauka o klimacie

Czy na Antarktydzie przybywa lodu? – artykuł na blogu Doskonale Szare

So what is really happening in Antarctica? – komentarz wybitnego glacjologa Jonathana Bamber’a dla portalu RealClimate

Is Antarctica gaining or losing mass? – artykuł na portalu Carbon Brief

Advertisements

2 responses to “Komentarz do doniesień o rozroście lądolodu Antarktydy

  1. Rozszerzalność termiczna oceanu raczej nie wchodzi w grę. Za dużo o niej wiemy. Do głębokości 2000 m bardzo dużo (czujniki ARGO) a i pod spodem jesteśmy w stanie oszacować ilość ciepła z… poziomu morza. A to dlatego, ze równolegle mamy pomiary masy oceanu z satelitów GRACE. It te trzy pomiary (ciepła masy i poziomu morza) zgadzają się lepiej niż bilans skąd ta dodatkowa woda pochodzi.

    Ja bym stawiał przede wszystkim na to, że Zwally przecenia przyrost masy Wschodniej Antarktydy. A na ile jednak trzeba szukać nowego źródła wody to stawiałbym na kontynenty ale nie strefy polarne!

    Po pierwsze od dawna istnieje dyskusja nad zmniejszaniem się zasobów wody na kontynentach („land storage”). Może się okazać, że Pokhrel i inni (2012) mają jednak trochę racji sadząc, że ten strumień jest większy niż sądzono [1]. Dotąd im nie wierzono głównie dlatego, że nie było gdzie tej dodatkowej wody „wcisnąć”. Ale może chociaż w części mają rację?

    [1] Pokhrel Y. N. et al., 2012, Model estimates of sea-level change due
    to anthropogenic impacts on terrestrial water storage, Nature Geoscience, 5, 389-392, http://dx.doi.org/10.1038/NGEO1476

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