poniedziałek, 21 września 2020

Antarktyczna zagłada

"Te kanały nie były wcześniej tak dokładnie zbadane; odkryliśmy, że są one w rzeczywistości znacznie większe niż wcześniej sądzono - mają do 600 metrów głębokości. Pomyślcie o sześciu przylegających do siebie boiskach piłkarskich", powiedziała BBC dr Kelly Hogan z brytyjskiej rządowej organizacji badawczej British Antarctic Survey, która współprowadziła badania. Wyniki pomiarów batymetrycznych, to nie jedyne ponure odkrycie dotyczące Antarktydy. 
 
Położenie lodowca Thwaites na mapie fizycznej Antarktydy
 
Lodowiec Thwaites znajduje się na Antarktydzie Zachodniej nad Morzem Amundsena obok innego znanego lodowca - Pine Island. Ma powierzchnię ponad 190 tys. km2, a w razie rozpadu wraz ze stykającym się z nim Pine Island podniósłby poziom światowego oceanu o 1,2 metra. Stąd nazywany jest "lodowcem zagłady". W ciągu ostatnich lat naukowcy odkryli wiele niepokojących zmian dotyczących tego lodowca. Cechą wspólną wyników badań jest to, że lodowiec ten rychło może zacząć się rozpadać.
 
Podmorskie kanały dostarczają ciepłą wodę pod lodowiec Thwaites
 
Jeśli chcemy wiedzieć czegoś więcej na temat działania głębokich wód morskich odnośnie antarktycznych lodowców musimy znać ukształtowanie dna morskiego w sąsiedztwie danego lodowca. Problem w tym, że nie zawsze jest to możliwe. W przypadku krytycznego z punktu widzenia podnoszenia się poziomu wszechoceanu lodowca Thwaites naukowcy otrzymali możliwość dokładnego zbadania dna w 2019 roku. Nie zawsze istnieje taka możliwość ze względu na obecność gór lodowych czy grubej warstwy lodu pływającego. Podczas pierwszego rejsu w ramach projektu International Thwaites Gletscher Collaboration (ITGC), kiedy pojawiły się odpowiednie warunki, zbadano przeszło 2000 km2 dna morskiego wzdłuż lodowca Thwaites. 
 
 
Ukształtowanie dna morskiego Morza Amundsena w sąsiedztwie lodowca Thwaites. Czerwone strzałki pokazują ścieżki przepływu głębokich wód okołobiegunowych do lodowca. Arndt i inni, 2013, The Cryosphere

Wyniki badań przy użyciu echosond pozwoliły naukowcom bliżej przyjrzeć się strukturze dna morskiego wód Morza Amundsena przy lodowcu Thwaites i Pine Island. Odkryto biegnące ku liniom gruntowania lodowca kanały i rynny mające nawet 800 m głębokości, którymi pod lodowiec może dostawać się ciepła woda o temperaturze nawet 1,5oC. Linia gruntowania inaczej też uziemienia, to granica pomiędzy częścią lodowca spoczywającą na dnie morza i jego pływającą częścią.

Taka sytuacja stanowi wysokie ryzyko destabilizacji lodowca w przyszłości. Napływ ciepłych wód kanałami prowadzi do topnienia lodowca szelfowego od spodu, który zaczyna się kruszyć i rozpadać. Efekt ten jest szczególnie istotny w przypadku lodu spoczywającego na dnie odwrotnego zbocza - obszaru, gdzie dno opada w kierunku centrum kontynentu. Cofanie się linii gruntowania w takim przypadku prowadzi do utraty stabilności dużego fragmentu lodowca. Warto zwrócić przy tym uwagę, że ukształtowanie terenu pod lądolodem może też spowalniać jego topnienie i destabilizację. Wzniesienia terenu (tzw. wzloty batymetryczne) działają jako punkty zaczepienia. Chronią lądolód przed destabilizacją podstawy tak długo jak ciepła woda nie roztopi lodu na wzniesieniu.  Schemat obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje stadia destabilizacji lodowca Pine Island sąsiadującego z Thwaites. W latach 2009-2017 pomiary wykazały, że lodowce Thwaites i Pine Island opowiadały za ponad 30% rocznego zrzutu lodu z Antarktydy Zachodniej.

Mapa przedstawiająca batymetrię dna Morza Amundsena (głębokość i ukształtowanie terenu) oraz prędkości spływania lodu z lodowca Thwaites. Czerwone strzałki pokazują ścieżki dopływ głębokich wód okołobiegunowych. Ciemnoniebieska linia wyznacza zasięg szelfu lodowego Thwaites. Kolorowe linia pokazuję daty przebiegu linii gruntowania lodowca: 1992, 2011 i 2017 rok. Mouginot i inni, 2019, The Cryosphere

Ostatnie pomiary bilansu masy lodowca Thwaites pokazują, że lodowiec ten doświadcza jednej z najwyższych prędkości spływu do morza oraz cofania się linii gruntowania wśród antarktycznych lodowców. Obliczenia pokazują, że w ciągu ostatnich czterech dekad utrata masy netto lodowca Thwaites znacznie wzrosła z 4,6 Gt/rocznie w latach 1979-1989, do 34,9 Gt/rocznie w latach 2009-2017. To blisko ośmiokrotny wzrost w tak krótkim czasie. Lodowiec ten według analiz jest szczególnie podatny na cofanie się ze względu na rzeźbę dna morskiego nie tyle tylko co przed lodowcem (obecność odkrytych kanałów), ale tego co znajduje się w głębi Antarktydy Zachodniej. Spora część lądolodu spoczywa na dnie oceanicznym.
 
Jak stwierdził dr Tom Jordan z British Antartic Survey, odkryte niedawno kanały, są potencjalnymi ścieżkami dla ciepłych, głębinowych wód, które mogą wyrządzić szkody w miejscu, gdzie lodowiec jest jeszcze uziemiony. Wody te ze względu na rzeźbę dna morskiego i fakt ocieplającego się klimatu są także zdolne stopić podstawę szelfu lodowego. Skutkiem będzie przyspieszony spływ całego lądolodu do oceanu pod wpływem grawitacji - lodowce szelfowe będąc swoistym podnóżkiem działają jak zatyczka, uniemożliwiajac spływywi całej masy lodu.


Uszkodzenia w lodzie przyspieszają niestabilność lodowców szelfowych nad Morzem Amundsena
Innym problemem związanym z lodowcem Thwaites i sąsiadującym z nim Pine Island są zmiany, które można zobaczyć z góry. Obserwacje satelitarne pokazują, że oba lodowce są najszybciej zmieniającymi się obiektami glacjalnymi na Antarktydzie, jednak prognozowane tego, co wydarzy się w przyszłości jest bardzo trudne. Szybkie zmiany w Pine Islad i Thwaites podyktowane przez ocieplający się klimat oznaczają poważne konsekwencje dla wzrostu poziomu światowego oceanu. 

 Ewolucja uszkodzeń w lodowcu Pine Island i Thwaites w okresie od października 2014 do lipca 2020. Po prawej przedstawione są obszary w przybliżeniu oznaczone czarnymi prostokątami. Sentinel-1

Wkład tych lodowców podnoszenie się poziomu wszechoceanu wynosi w przybliżeniu 5%. W ciągu ostatnich kilku dekad zaobserwowano narastającą liczbę i rosnącą przy tym powierzchnię gór lodowych, cofnięcie się granicy lodowca szelfowego, czy też cofnięcie się linii gruntowania. Zdjęcia satelitarne pokazują coraz większą dynamikę tworzenia się szczelin, co potem skutkuje odrywaniem się kolejnych fragmentów lodowca.

Największe zmiany w postaci powstających pęknięć i szczelin miały miejsce po 1997 roku. W przypadku Pine Island ewolucja powstawania widocznych z góry szkód zaczęła się w 1999 roku. W drugiej połowie minionej dekady postęp zmian znacznie przyspieszył. Biorąc pod uwagę tempo zmian w ostatnich latach należy oczekiwać, że przyszłe zmiany w procesie tworzenia się pęknięć, a następnie odrywania kolejnych gór lodowych będą miały daleko idące konsekwencje dla stabilności lodowców. Zmiany są szybkie i będą coraz szybsze, więc będą wykraczać poza naturalne tempo związane z cieleniem się lodowców. 
 
 
Odchylenia temperatur od średniej 1951-1980 na Antarktydzie i wokół niej w dekadowych szeregach czasowych dla lat 1981-2019. NASA/GISS

Podsumowując, zmiany na Antarktydzie są wyraźne i niepokojące. Mimo iż nie obserwuje się tak jak w Arktyce trendu spadkowego w lodzie morskim Oceanu Południowego, to trend spadkowy co do ilości lodu w lądolodzie i lodowcach szelfowych jest widoczny. Odkrycia dotyczące perspektywy docierania ciepłych wód głębinowych podmorskimi kanałami, oraz narastających uszkodzeniach kreślą bardzo ponurą perspektywę dla Antarktydy. Zwłaszcza w kontekście dalszego wzrostu temperatur oceanów i atmosfery. Wzrost temperatur na Antarktydzie też jest widoczny, choć w mniejszym stopniu niż w Arktyce. Według NASA od lat 80. XX wieku do minionej dekady tego wieku średnia temperatura w dekadowym szeregu czasowym dla regionu antarktycznego (65-90oN) wzrosła jedynie o 0,41oC. To mało, bo kontynent otaczają wody Oceanu Południowego, gdzie klimat i temperatury są dyktowane przez Dryf Wiatrów Zachodnich. To nie znaczy, że zmiany są słabe. Regionalnie zaobserwowano wzrost temperatur tak samo silny jak w Arktyce. 

Reasumując, postępujące globalne ocieplenie jest na Antarktydzie tak samo widoczne, co w Arktyce. Biorąc pod uwagę gigantyczne masy lodu, które zaczęły gromadzić się ponad 40 mln lat temu, Antarktyda powinna budzić taki sam niepokój co Arktyka. Nawet stopienie paru lodowców oznacza drastyczną zmianę poziomu oceanów i gigantyczne straty. Ostatnie wyniki badań są tego przykładem.

Na podstawie: The Cryosphere, PNAS

Zobacz także:
 

sobota, 19 września 2020

Wstępny raport PIOMAS dla września 2020

Minimalna objętość arktycznego lodu wyrażana w kilometrach sześciennych w tym roku będzie drugą najmniejszą w historii pomiarów prowadzonych od 1979 roku.

Objętość lodu w Arktyce w 2020 roku względem wartości z ostatnich lat i średniej 1979-2001. W lewym górnym rogu wyszczególnienie sezonowe dla wybranych lat i średnich dekadowych. PIOMAS

Według wyliczeń modelu PIOMAS na 16 września, objętość lodu wyniosła 4059 km3, co stanowi drugą najmniejszą wartość. Spowolnienie topnienia na przełomie lipca i sierpnia w wyniku zmiany wzorców pogodowych jest odpowiedzialne za brak rekordu. Należy też zwrócić uwagę na półroczne zimowe 2019/20, kiedy to warunki dyktowane przez silny wir polarny umocniły pokrywę lodową. Wir polarny nie przesądził jednak o wyniku wrześniowego minimum, gdyż jego skutki zostały zniwelowane jeszcze wiosną. Jeśli już, to zimowy wir polarny wprowadził jedynie pauzę i to w sumie z marnym skutkiem. Animacja obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zmiany grubości lodu morskiego w w dniach 31 sierpnia - 15 września 2020.

Zmiany objętości lodu morskiego w Basenie Arktycznym i Morzu Beauforta w 2020 roku w stosunku do okresu 2005-2019. 

Kiedy spojrzymy na regionalne zmiany, to udział wiru polarnego w sukcesie wrześniowego minimum jest wręcz znikomy. Lato 2020 miało potencjał by doprowadzić do rekordu i to bardzo mocnego - objętość lodu na koniec lipca ocierała się o rekord. Regionalne wzorce pogodowe spowodowały, że wolno topił się lód na Morzu Beauforta, które ze względu na swoje położenie odgrywa ważniejszą rolę w roztopach niż Morze Łaptiewów czy Karskie. 

Na tej tabeli przedstawiona jest dokładna rozpiska objętości lodu na 16 września. W różowych kolumnach przedstawione są różnice względem poprzednich lat i średnich dekadowych, także ich procentowe wartości. Choć nie został pobity rekord, to różnica w stosunku do 2012 roku jest mała - 378 km3, czyli jedynie 10,3% różnicy. Dane PIOMAS pokazują też dowód na potencjał cieplny wód Oceanu Arktycznego. Niedawne odkrycia dotyczące gromadzenia się energii cieplnej pokazują, że jest coś na rzeczy. Tempo topnienia w połowie września było znacząco szybsze niż w ostatnich latach.

Jest nieprawdopodobne, że minimum objętości lodu wypadnie gdzieś między 17 a 20 września. Takie te 4059 km3nie jest wynikiem oficjalnym i ostatecznym. 

Zobacz także:

piątek, 18 września 2020

NSIDC - nagły spadek i drugie miejsce

W pierwszym tygodniu września zasięg lodu morskiego gwałtownie się skurczył, przekraczając tempo spadku z poprzedniego roku. W sumie można już stwierdzić, że wrześniowe minimum 2020 jest drugim najniższym w historii pomiarów satelitarnych. Silne napływy ciepłego powietrza znad Syberii, oraz odpowiednie systemy baryczne stały się przyczyną, że w tym roku nie można już mówić o ex aequo z takimi latami jak 2016. W drugiej dekadzie września tempo spadku zasięgu lodu znacznie spadło. Najprawdopodobniej wrześniowe minimum 2020 już za nami.

Zasięg arktycznej pokrywy lodowej 15 września 2020 roku. Fioletowa linia pokazuje średni zasięg lodu w okresie 1981-2010 dla 15 września. Sea Ice Index - NSIDC
 
15 września zasięg arktycznego lodu morskiego wyniósł 3,74 mln km2, a więc znacznie poniżej wartości z 2007,2016 i 2019 roku i niecałe 0,4 mln km2 powyżej wartości z rekordowego 2012 roku. Mimo braku rekordu ważną informacją jest to, że wcześniej zlodzenie arktycznych wód poniżej 4 mln km2 spadło tylko raz - w 2012 roku. W okresie 31 sierpnia - 5 września czapa polarna kurczyła się w tempie 79,8 tys. km2/dziennie. To najszybsze tempo zmian w historii pomiarów dla wyżej wymienionego okresu. Te zmiany odbywały się w euroazjatyckiej części Oceanu Arktycznego - w Basenie Arktycznym od strony Morza Barentsa, Karskiego i Łaptiewów. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje zasięg i koncentrację arktycznego lodu dla 12 września.
 
Zasięg arktycznego lodu morskiego w 2020 roku i względem wybranych lat oraz średniej 1981-2010. Wykres pokazuje zapis dziennych odczytów w 5-dniowej średniej. NSIDC

To, co w tym roku budzi poważne obawy, to zasięg pokrywy lodowej od strony Europy i części Rosji. Znajduje się tam rozległy obszar wolnych od lodu wód, gdzie granica czapy polarnej przebiega w okolicy 85oN, w wielu miejscach powyżej tego równoleżnika. W tym roku dość powolne zmiany miały miejsce na Morzu Beauforta. Pozostał tam ogon niestopionej kry lodowej, która ciągnie na północ od delty rzeki Mackenzie i wschodniej części Alaski.


Mapa pokazujące różnice w wielkości czapy polarnej między 1 a 14 września 2020 roku.

Na tej mapie możemy zobaczyć różnicę w zasięgu lodu między 1 a 14 września. Seledynowy odcień pokazuje stan na 14 września, a biały na 1 dnia miesiąca.
 
 
Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 w Arktyce dla 1-14 września, oraz średnie dla tego okresu ciśnienie atmosferyczne. NOAA/ESRL

W pierwszych dwóch tygodniach września temperatury znacznie powyżej średniej występowały w dużej części euroazjatyckiego regionu Oceanu Arktycznego. Były nawet 6oC wyższe od średniej wieloletniej, co pokazuje powyższa mapa. Chłodne warunki panowały na Półwyspie Czukockim i na zachodzie Alaski, średnio było tam 1-2oC chłodniej niż zwykle. Pierwsza połowa września przyniosła dość szybki spadek temperatur w części Kanady, oraz na Grenlandii. Sytuacja baryczna charakteryzowała się dominacją wysokiego ciśnienia na wschodnią częścią Syberii i niskiego po stronie Oceanu Atlantyckiego. Charakterystycznym elementem pogodowym w Arktyce był dipol ułożony w poprzek Oceanu Arktyczny, tzw. neutralny dipol arktyczny, który spowodował duże cofnięcie się lodu od strony Morza Karskiego i Łaptiewów. Mapa obok przedstawia uśredniony kierunek dryfu lodu między 26 sierpnia a 1 września. Podobny co w pierwszej połowie września wzór baryczny miał miejsce  także w sierpniu. Stałą cechą były wiatry wiejące od strony Rosji, także wiatr utrudniający zanik lodu na Morzu Beauforta.

Temperatury powierzchniowe arktycznych wód oraz zasięg lodu dla 13 września 2020 roku. Dane pochodzą z Polar Science Center i NOAA. Zostały opracowane na podstawie pomiarów z kilku boi a także pomiaru satelitarnego.

W tym roku szybkie topnienie w okresie wiosenno-letnim doprowadziło do znacznego wzrostu temperatur. Zmiany te przyczyniły się do dramatycznych zmian w rosyjskiej części Oceanu Arktycznego. Jedyną korzyścią płynącą z tych zmian jest perspektywa bieguna północnego wolnego od lodu jeszcze w latach 20. tego wieku z zachowaniem się oczywiście lodu w sektorze amerykańskim. To pozwoliłoby na swobodny ruch morski z pominięciem nie tyle co niebezpiecznej Zatoki Adeńskiej, ale też strefy ekonomicznej Rosji. Naukowcy informują iż Arktyka weszła w stan "nowego klimatu arktycznego". Ten nowy stan charakteryzuje się wyższymi temperaturami, większą powierzchnią otwartych wód, mniejszą ilością lodu morskiego, rosnącą przewagą opadów deszczu nad opadami śniegu. W Arktyce pogoda, która kiedyś uważana była za ekstremalną, staje się normą. Lato 2020 roku jest tego przykładem.

Na podstawie National Snow and Ice Data Center: Suddenly in second place

Zobacz także:


czwartek, 17 września 2020

Największy lodowiec Grenlandii na drodze do rozpadu

Od Nioghalvfjerdsfjorden (79N) - największego wciąż istniejącego lodowca szelfowego w północno-wschodniej części Grenlandii oderwał się ogromny kawał lodu. Ostateczny moment oderwania zarejestrował 27 sierpnia satelita Sentinel-2B. "To kolejny dzwonek alarmowy, wywołany kryzysem klimatycznym w szybko ogrzewającej się Arktyce", przekazała w oświadczeniu Laura Meller, przedstawicielka nordyckiego oddziału organizacji Greenpeace. Mapa obok (kliknij, aby powiększyć) pokazuje położenie lodowca.

 Animacja pokazująca rozpad północnej odnogi lodowca Nioghalvfjerdsfjorden. Sentinel-2B/GEUS

Proces rozpadu rozpoczął się w 2013 roku, początkowo trwał powoli, ale znacznie przyspieszył w 2019 roku. W końcu mierzący 113 km2, a więc nawet więcej niż powierzchnia Paryża lodowy blok oderwał się lodowca 79N. I choć cielenie się lodowców jest procesem naturalnym, to skala tego zjawiska jest zbyt duża, by mówić o zmianach naturalnych. Te zdarzenie jest kolejnym dowodem na to, że zachodzą zmiany klimatyczne, a mianowicie globalne ocieplenie.


Północne koryto lodowca Nioghalvfjerdsfjorden, gdzie oderwał się liczący 113 km2 kawał lodu. Sentinel-2B

Na zdjęciu z 27 sierpnia widzimy, że lodowy blok rozpadł się na mniejsze kawałki już wcześniej.  "Atmosfera w tym regionie ociepliła się o około trzy stopnie Celsjusza od 1980 roku", powiedziała w rozmowie z BBC News doktor Jenny Turton z Uniwersytetu Fryderyka i Aleksandra w Erlangen i Norymberdze w Niemczech. "Zarówno w 2019, jak i w 2020 roku odnotowaliśmy rekordowe temperatury", dodała. Mapy NOAA obok pokazują, że w okresie czerwiec-sierpień 2020 temperatury w Arktyce były niezwykle wysokie, także w rejonie Grenlandii było znacznie cieplej niż zwykle. Z wyjątkiem centralnej części wyspy. Na północy  średnia temperatura latem była nawet 3oC wyższa niż wynosi średnia 1981-2010. W rejonie lodowca 79N 1-1,5oC wyższa od średniej. Prawa mapa pokazuje odchylenia temperaturowe powierzchni arktycznych wód w okresie czerwiec- sierpień 2020. Nie ma miejsca, gdzie byłyby one w normie lub zimniejsze niż zwykle. Między północną Grenlandią a Svalbardem były średnio 3oC wyższe od średniej, w pobliżu Svalbardu nawet 5oC


Główny kanał lodowca szelfowego Nioghalvfjerdsfjorden 27 sierpnia 2020 roku. Sentinel-2B

Nioghalvfjerdsfjorden ma około 80 kilometrów długości i 20 km szerokości. Na razie rozpadł się jego fragment. Przyczyniły się do tego rosnące temperatury atmosfery w Arktyce i wód. Coraz wyższe temperatury wód związane z zanikiem czapy polarnej Arktyki dają możliwość większej ekspansji ciepła nad zimne wybrzeża Grenlandii. To powoduje, że woda się ogrzewa, a temperatury rosną jeszcze bardziej. Tworzy się błędne koło, które potem nakręcają gorące masy powietrza z południa. Tak było w lipcu tego roku, co pokazuje mapa obok. Wtedy też doszło do rozpadu innego lodowca, na Wyspie Ellesmere'a. Tam też zanotowano ocierające się o rekord temperatury, na Svalbardzie padł rekord ciepła


Lodowiec szelfowy Nioghalvfjerdsfjorden  - widok ogólny z 27 sierpnia 2020. Sentinel-2B

„79N stał się największym pozostałym szelfem lodowym Arktyki, dopiero niedawno, po tym, jak lodowiec Petermanna w północno-zachodniej Grenlandii stracił dużą powierzchnię w 2010 i 2012 roku”, wyjaśnił prof. Jason Box z Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS). Jak dodał, pewnego dnia, kiedy klimat ociepli się jeszcze bardziej, region tego lodowca stanie się głównym miejscem deglacjacji Grenlandii. Ten obszar w północno-wschodniej Grenlandii odprowadza około 15% wewnętrznej pokrywy lodowej. Podobnie jak na Antarktydzie ten lodowiec działa jak zastawka, jak korek od szampana. Według prof. Boxa lodowiec powinien zachować stabilność ze względów geograficznych, ale to znaczy, że tak jak na Antarktydzie w końcu rozpadnie się od środka.

Warto dodać, że zmiany na Grenlandii postępują. Według pomiarów GRACE, w 2019 roku Grenlandia tracąc lód podniosła poziom światowego oceanu o 1,5 mm. To wbrew pozorom nie jest mało. Stopienie całości podniosłoby poziom oceanów o 7 metrów. Na podstawie dotychczasowych zmian, stopienie całości grenlandzkiego lądolodu zajmie 8-10 tys. lat. To też z punktu widzenia zmian klimatycznych jest bardzo mało, a znając realia trend będzie przyspieszać.

"Kiedy obserwujemy odrywającą się tak dużą część lodowca, to szokuje, ale przy obecnym rozwoju sytuacji w Arktyce musimy sobie zdawać sprawę z tego, że należało się tego spodziewać",  przyznał Niels J. Korsgaard, badacz z GEUS.

Zobacz także: