Czapy polarne istnieją dziś na obu biegunach. Kiedy Słońce świeci na śnieg lub lód, ten odbija 80-90% padającego światła, a jedynie 10-20% energii jest pochłaniane. Z kolei pozbawiona śniegu ciemna ziemia lub woda pochłoną większość padającej energii, nagrzewając się. Przyjrzyjmy się Arktyce. Co się stanie, kiedy z jakiegoś powodu wzrośnie temperatura? Spowoduje to zanik pokrywy lodowej na obrzeżach. W miejsce jasnego lodu (lub śniegu) pojawi się ciemna powierzchnia, która pochłonie znacznie więcej energii. Spowoduje to wzrost temperatury, a więc stopnienie jeszcze większego obszaru lodu i śniegu i pochłonięcie jeszcze większej ilości energii. Zachowanie czap polarnych to dodatnie sprzężenie zwrotne, wzmacniające nawet dość słabe zmiany temperatury w regionach polarnych. To bardzo ważne – zmiana rozmiaru czap polarnych nie jest mechanizmem inicjującym zmiany klimatu, lecz dostosowuje się do innych czynników, takich jak zmiana energii otrzymywanej ze Słońca czy ilość gazów cieplarnianych w atmosferze. Czapy polarne narastają powoli – wymaga to długotrwałej akumulacji śniegu i lodu, za to topnieć mogą bardzo szybko.
Czapa lodowa Arktyki jest szczególnie delikatna – liczy sobie jedynie kilka milionów lat. W Arktyce mamy do czynienia z relatywnie niewielkim obszarem oceanu otoczonemu wielkimi masami lądów. Lód arktyczny ma niewielką grubość kilku metrów, może więc łatwo topnieć i nie przetrwać lata, szczególnie, że Ocean Arktyczny otaczają wielkie, łatwo nagrzewające się latem obszary lądów. Tak więc nawet niewielki wzrost temperatury lub otrzymywanej od Słońca energii może prowadzić do topnienia lodu w Arktyce. I odwrotnie – stosunkowo niewielki spadek temperatury lub otrzymywanej energii może prowadzić do znacznego narastania czapy polarnej.
Antarktyda to kontynent, na którym czapa lodowa ma 3 kilometry grubości, jest więc znacznie odporniejsza na niewielkie fluktuacje temperatury, na tej wysokości jest też znacznie chłodniej, co zapobiega roztopom. Antarktydę otacza też ocean, który zapewnia opady nad lodowcem i stabilizuje temperatury. Dzięki tak korzystnym warunkom lądolód Antarktydy liczy sobie już ponad trzydzieści milionów lat. Lodowce Antarktydy to oczywiście również twory dynamiczne, jednak żyjące bardzo długo – dzięki temu możemy dokonywać odwiertów w lądolodzie, sięgając do warstw lodu liczących sobie setki tysięcy lat.
Fot. Kawałek rdzenia przygotowany do badania
Fot. Rdzeń lodowy GISP 2 z głębokości 1855 m o długości 19 cm. Sekcja zawiera 11 wyraźnie widocznych warstw rocznych. Jasne pasy (zaznaczone strzałkami) odpowiadają warstwom letnim, ciemniejsze przyrostom zimowym.
Potrafimy odróżniać roczne warstwy lodowe i datować je. W bąbelkach uwięzionego w lodzie powietrza znajdują się uwięzione gazy atmosferyczne, w tym gazy cieplarniane – dwutlenek węgla, metan i tlenek azotu, dzięki czemu można określić ich zawartość w ówczesnej atmosferze. Skład rdzeni lodowych, a szczególnie zawartość w nich izotopów wodoru i tlenu, pozwala także określić, jaki klimat panował w danym okresie. Molekuły wody zawierające ciężkie izotopy (deuter – ciężki izotop wodoru lub ciężki izotop tlenu 18O) znajdujące się w parze wodnej, w niskiej temperaturze kondensują szybciej, niż molekuły wody składające się z lekkich izotopów. Względna koncentracja ciężkich i lekkich izotopów wskazuje, jaka była temperatura podczas kondensacji, pozwalając na określenie, jaka była lokalna temperatura.
Następna część: Rozmieszczenie kontynentów
