Grenlandia i Antarktyda znikają na naszych oczach

Lądolód Grenlandii traci masę dwiema drogami: przez topnienie na powierzchni i przez odpływ lodowców wylotowych, które cielą się i topnieją od strony morza. Odpływ rośnie, bo ciepła woda w fiordach podcina czoła lodowców i przyspiesza ich spływ. Topnienie lądolodu Grenlandii też przyspiesza ruch lodu, gdy woda z jezior roztopowych dociera do skały i działa jak smar. Obie drogi wzajemnie się wzmacniają.

Lądolód Grenlandii traci lód

Lądolód traci masę dwiema drogami: przez topnienie na powierzchni i przez szybszy spływ lodowców do morza. Druga droga to odpływ lodu – lodowce wylotowe, takie jak Jakobshavn Isbræ i Helheim, tracą masę przez cielenie i topnienie od strony morza. Cielenie to odłamywanie się gór lodowych od czoła lodowca. Według analizy cofania się lodowców w latach 2000–2012 odpływ dawał tylko około jednej trzeciej strat netto. Resztę dawało topnienie powierzchniowe. Od 2013 roku odpływ odpowiada już za ponad 50% skumulowanych strat masy, więc proporcja zależy od badanego okresu.

Przełom przypada na lata 2000–2005. Lodowce wylotowe na wybrzeżach Grenlandii rozlegle cofnęły wtedy czoła, co spowodowało skokowy wzrost odpływu lodu do oceanu. Ciepła woda w fiordach podcina czoła od spodu. Lodowiec pozbawiony podparcia przyspiesza i wciąga do morza lód z głębi pokrywy. W efekcie lądolód przeszedł w nowy stan trwałej utraty masy, który utrzymałby się nawet przy słabszym topnieniu powierzchniowym.

Topnienie wpływa też na ruch lodu. Latem na powierzchni lodu powstają jeziora roztopowe. Woda z nich przez szczeliny potrafi spłynąć przez całą grubość pokrywy aż do skały. Tam działa jak smar: zmniejsza tarcie, więc lód sunie po podłożu szybciej. Topnienie dostarcza zatem wody, która latem przyspiesza spływ. Drenaż jezior roztopowych doprowadza wodę do podstawy lądolodu i pozwala ruchowi lodu szybko reagować na zmianę klimatu.

Ciepłe lato jest więc tylko częścią przyczyny. Skrajne topnienie w 2012 roku wywołała ciepła masa powietrza. Według danych NSIDC o topnieniu zalegała ona nad wyspą przez kilka tygodni. Podobne epizody przynoszą rzeki atmosferyczne – wąskie pasy ciepłego, wilgotnego powietrza napływające z południa. Taki epizod zalewa powierzchnię wodą. O tempie strat w kolejnych latach decydują obie drogi.

Antarktyda topi się od spodu – czym różni się od Grenlandii?

Antarktyda traci lód przede wszystkim tam, gdzie styka się z oceanem, a nie na powierzchni. Ciepła woda podcina od spodu także czoła lodowców lądolodu grenlandzkiego. W Antarktydzie ciepła woda głębinowa wpływa pod lodowce szelfowe i topi je od spodu. Lodowiec szelfowy to pływające przedłużenie lądolodu; gdy cienieje, słabiej hamuje lód spływający z lądu.

Kluczowa jest linia gruntowania, czyli granica, za którą lód oparty na dnie zaczyna unosić się na wodzie. Pod lodowcami Thwaites i Pine Island w Antarktydzie Zachodniej skalne podłoże opada w głąb lądu. Cofająca się linia trafia więc na coraz grubszy lód, który szybciej odpływa do morza, a to popycha ją dalej. Taki proces może podtrzymywać się sam, dlatego te dwa lodowce są dziś uważnie obserwowane.

Część kontynentu jednak zyskuje lód. Cieplejsze powietrze niesie więcej wilgoci, więc we wnętrzu obu pokryw ocieplenie może zwiększać opady śniegu, czyli akumulację – przyrost lodu ze sprasowanego śniegu. Kryterium rozróżnienia jest proste. Region traci lód, gdy topnienie i odpływ do oceanu przewyższają akumulację. Antarktyda Wschodnia miejscami przybiera, Zachodnia traci. W ostatnich dekadach Grenlandia traciła średnio więcej lodu niż cała, wielokrotnie większa Antarktyda.

Co mierzą liczby o topnieniu lodu?

Liczby o topnieniu lodu mierzą różne rzeczy różnymi metodami. Zasięg topnienia to procent powierzchni, na której choć przez chwilę pojawiła się woda, a bilans masy to różnica między przyrostem a ubytkiem lodu w gigatonach. Według obserwacji satelitarnych NASA w połowie lipca 2012 roku szacunkowo 97 procent powierzchni lądolodu choć przez chwilę odtajało. Typowym latem jest to 40–50 procent. Wysoko na lądolodzie większość wody roztopowej szybko zamarza z powrotem na miejscu, więc rekord zasięgu nie musi być rekordem utraty masy.

Masę mierzy się inaczej: satelity GRACE i GRACE-FO ważą lód przez zmiany grawitacji, a ICESat śledzi wysokość pokrywy. Trzecia metoda porównuje bilans powierzchni z odpływem lodu. Badanie zespołu IMBIE zestawiło te pomiary i trzy niezależne metody dały porównywalne wyniki. W latach 1992–2018 Grenlandia straciła 3902 ± 342 mld ton, czyli gigaton, lodu. Około 360 gigaton podnosi średni poziom mórz o 1 mm. Ta strata to więc nieco ponad centymetr.

Dzienne miliardy ton z serwisu Polar Portal, współtworzonego przez duński DMI, dotyczą zwykle samej powierzchni. Lata z mniejszą stratą nie odwracają trendu trwałej utraty masy. Bilans z roku na rok zależy od śniegu zimą i pogody latem. Jakie pytanie zadać każdej nowej liczbie? Czy liczba opisuje zasięg topnienia w jednym sezonie, czy masę lodu w wieloletnim bilansie.

O ile i gdzie podniesie się poziom mórz?

Wielkość wzrostu zależy od skali czasu. Pełne stopienie lodu Grenlandii podniosłoby morza o około 7 metrów. Dla Antarktydy byłoby to kilkadziesiąt metrów. To perspektywa wielu stuleci. Odrębny jest wzrost, który obecny klimat już przesądził.

Analiza zespołu Jasona Boxa dotyczy klimatu z lat 2000–2019. Szacuje ona, że brak równowagi lądolodu przesądza co najmniej 274 ± 68 mm wzrostu poziomu morza. To dolna granica bez daty, do której wzrost nastąpi, odpowiadająca utracie 3,3 ± 0,9% objętości lodu niezależnie od scenariusza klimatycznego XXI wieku. Gdyby warunki rekordowego roku 2012 trwały bez końca, przesądzony wzrost wyniósłby 782 ± 135 mm. Nie oznacza to, że lądolód minął punkt krytyczny i jest stracony: projekcje, także te zbierane przez IPCC, mają zakresy niepewności i zależą od przyszłych emisji.

Czy morze wszędzie podniesie się tak samo? Nie, bo topniejący lądolód zmienia rozkład wody. Gdy traci masę, słabnie jego przyciąganie grawitacyjne trzymające pobliską wodę oceaniczną. Skorupa ziemska unosi się po zdjęciu ciężaru lodu. To podniesienie izostatyczne. Badanie odcisku poziomu morza wykazało, że skutkiem jest względny spadek poziomu morza w promieniu około 2000 km od topniejącego lądolodu. Woda trafia dalej, więc z dala od Grenlandii wzrost bywa wyższy od średniej. Jego rozkład dodatkowo zmienia cyrkulacja oceaniczna.