NOAA Arctic Report Card 2019 cz.5

Grenlandzki lądolód

Najważniejsze dane:

• W 2019 roku topnienie na Grenlandii rozpoczęło się bardzo wcześnie, bo już w kwietniu. Zakres roztopów był duży, przekraczał średnią 1981-2010 przez większość czerwca i lipca, a także w pierwszej połowie sierpnia. W skali całego sezonu topnienie objęło 95% powierzchni lądolodu.
• W całym okresie od jesieni 2018 do lata 2018 na Grenlandii temperatury były w zbliżone lub wyższe od średniej wieloletniej. 
• Postępuje utrata lądolodu, (ablacja netto) co wiąże się z podnoszeniem poziomu oceanów. Średnie tempo utraty lądolodu od maja 2002 do maja 2019 wynosi 267 Gt rocznie, co odpowiada wzrostowi poziomu oceanu o 0,7 mm rocznie.  
• Albedo powierzchniowe latem 2019 roku było bardzo niskie, co sprzyjało topnieniu. Wyniosło ono 77,7% - to druga najniższa wartości w historii pomiarów. Rekord należy do roku 2012. 
• W ostatnich latach powierzchnia lądolodu kurczyła się niezwykle powoli, w poprzednim sezonie miał nawet miejsce zysk. W 2019 roku nastąpił jednak bardzo duży spadek powierzchni. Wytapianie lodu do morza w ostatniej dekadzie nie przyspieszało, w niektórych przypadkach nawet zwolniło.

Topnienie powierzchni lądolodu 

Podobnie jak w przypadku arktycznego lodu, tak samo w przypadku lądolodu Grenlandii wpływ ma temperatura, oraz ilość docierającej do powierzchni energii, co przekłada się na bilans strat/zysków lądolodu. Od skali topnienia zależy ile wyspa straci lodu, który ostatecznie trafi do oceanu, podnosząc jego poziom. Gdyby stopił się cały lądolód, to poziom oceanów podniósłby się o 7,4 metra. Przy obecnym tempie topnienia, Grenlandia straci lód za niecałe 10 tys. lat.

W 2019 roku skala topnienia była bardzo duża. Około 95% powierzchni lądolodu podlegało topnieniu wciągu całego sezonu. Zasięg topnienia, co ilustruje wykres poniżej przekraczał średnią wieloletnią przez niemal całe lato, szczególnie na początku sierpnia. 

Zasięg powierzchniowego topnienia lądolodu w procentach w 2019 roku względem średniej 1981-2010. Szare odcienie oznaczają odchylenia standardowe. Mapa pokazuje odchylenia (1981-2010) ilości dni, kiedy miało miejsce topnienie.

W szczytowym momencie topnieniu podlegało 60,3% powierzchni lądolodu (w 2012 roku ponad 90%), miało to miejsce 31 lipca. Zwykle o tej porze topnieje jedynie 39,8% powierzchni lądolodu. Biorąc pod uwagę ogólny zasięg topnienia (obszary, które podlegały topnieniu w dowolnym momencie sezonu), to 2019 rok odpowiadał wartościom z 2012 - czyli wspomniane wyżej 95%. Uśredniona wartość w okresie 1981-2010 to 64%. 

Długi był też czas topnienia, znacznie przekraczając średnią wieloletnią. Wyjątkowo długi czas topnienia miał miejsce na północy wyspy, co najmniej 20 dni więcej niż wynosi średnia. W niektórych miejscach nawet 40 dni dłużej. Wyjątkiem był jedynie niewielki obszar na południowym wschodzie wyspy. Poza samym faktem rosnących temperatur oceanów i atmosfery za skalę, intensywność roztopów odpowiedzialne są warunki atmosferyczne. Latem 2019 roku sprzyjały temu układy wysokiego ciśnienia. Wiąże się to nie tylko z cyrkulacją mas powietrza, ale też niewielkim lub brakiem zachmurzenia - nie blokowania dostępu dla promieniowania słonecznego. Wysokie ciśnienie nad Grenlandią dominowało latem 2019 roku, co pokazuje mapa obok (kliknij, aby powiększyć).

Ablacja lodowców

Ablacja netto w 2019 roku była wysoka. We wszystkich 18 punktach pomiarowych PROMICE ablacja była wyższa od 12-letniej średniej (2008-2019).

Zmiany powierzchniowego bilansu lądolodu. a) Anomalie ablacji lądolodu względem okresu 1981-2010 na podstawie danych z różnych stacji w ramach programu PROMICE. Czerwone punkty to ablacja powyżej średniej, niebieskie to poniżej średniej. b) Powierzchniowy bilans masy jako funkcja wysokości wzdłuż linii przecięcia 'K' dla okresu 2018/2019 względem średniej 1990-2019 i poprzednich sezonu, miejsce pomiaru oznaczone jest na mapie zieloną linią (tu akurat nie jest ona zbyt widoczna). c)  Powierzchniowy bilans masy w okresie letnim wzdłuż linii przecięcia 'K' w latach 1990-2019. Lato 2019 (zaznaczone pomarańczowych kółkiem) miało drugą co do wielkości stopę ablacji, po sezonie 2009/10.

Bilans zmian masy lodowca w latach 2018/19 wzdłuż linii przecięcia "K" - wyznaczonej w zachodniej części wyspy - charakteryzował się dużą skalą utraty lodu. Na niskich wysokościach wzdłuż krawędzi pokrywy lodowej wyspy, ablacja netto zarejestrowana przez stacje PROMICE przekroczyła średnią z 2008-2019 o 49% na południowym zachodzie, 44% na północnym zachodzie i 39% na północnym wschodzie. Ablacja na brzegu pokrywy lodowej również przekroczyła średnią z lat 1981-2010 we wszystkich punktach pomiarowych. 

Wieloletnie pomiary pokazują, że w okresie pomiarowym 2018/19 ablacja była bardzo duża, tylko w sezonie 2009/10 była nieco większa. Gradient bilansu masy w okresie pomiarowym 2018/19 wzdłuż linii przecięcia "K" wyniósł 3,9 mm ekwiwalentu wody, o jedno odchylenia standardowe powyżej średniej w ciągu ostatnich 29 lat. Wysokość linii równowagi bilansowej (tj. wysokość, na której utrata masy jest równoważona przyrostem masy) wzrastała w tempie około 5 metrów rocznie w ciągu ostatnich 29 lat. Reasumując, topnienie na zachodzie wyspy latem 2019 roku było bardzo duże, zupełnie inaczej niż miało to miejsce rok wcześniej. 

Utrata masy lodu 
Do oszacowania strat w grenlandzkim lądolodzie wykorzystuje się technologię grawimetrii. W tym celu w 2002 roku umieszczone zostały przez NASA satelity GRACE. Działanie satelitów dobiegło końca, ale 22 maja rozpoczęła się kolejna misja pomiarów GRACE-FO Prowadzone od 2002 roku przez satelity GRACE pomiary wykazują ubytek masy lądolodu na Grenlandii. 

 Zmiany masy grenlandzkiego lądolodu w gigatonach od kwietnia 2002 do kwietnia 2019 roku. Dane pomiarowe z GRACE 2002-2017 i GRACE-FO 2018-2019.

Na podstawie pomiarów GRACE wiemy, że w latach 2002-2017 rocznie wyspa bezpowrotnie traciła w przybliżeniu 282 mld ton lodu (ablacja netto). Nowa misja GRACE ze względu na bardzo słabe roztopy w 2018 roku pokazuje jedynie 166 Gt, a nie obejmuje jeszcze odczytu z lata 2019. Zaktualizowany o nową misję GRACE całościowy trend wynosi 267 Gt, jest nieco niższy. Te 267 gigaton odpowiada wzrostowi poziomu wszystkich oceanów o 0,7 mm. To mało, ale należy zwrócić tu uwagę na to, że jest to dopiero początek zmian klimatycznych.

Następny raport NOAA pokaże z pewnością inne dane, zważywszy na oceny naukowców z Duńskiego Instytutu Meteorologicznego. Według ich analiz, latem 2019 roku wyspa straciła 370 Gt lodu, co jest jedną z największych wartości tego wieku. Warto tu przypomnieć, że w sezonie 2012/13 (spektakularne roztopy na Grenlandii i w całej Arktyce) było to aż 562 Gt.

Albedo powierzchni lodu
Od albedo powierzchni, a więc to ile promieniowania zostało pochłoniętego, a ile odbitego, zależy tempo topnienia lodowców i pokrywy śnieżnej. Im niższe albedo, tym więcej promieni zostaje pochłoniętych, a mniej odbitych.

Zmiany albedo powierzchni w latach 2000-2019 w okresie letnim (czerwiec-sierpień). Mapa anomalii albedo względem okresu odniesienia 2000-2009.

Uśrednione dla okresu letniego (czerwiec-sierpień) albedo grenlandzkiego lądolodu wyniosło 77,7%. To druga najniższa wartość w ciągu ostatnich 20 lat obserwacji. Rekord miał miejsce w roku 2012 - 76%. Tak niskie albedo było związane cienką pokrywą śnieżną i silnym, a jednocześnie wczesnym początkiem topnienia. W latach 2017-2018 albedo było wysokie, przekraczało 80%.

Temperatury
Grenlandia staje się coraz cieplejsza. Jest znacznie mniejsza od Antarktydy, więc ciepłe masy powietrza mogą swobodnie penetrować wyspę. Oczywiście każdego roku, w tym o konkretnej porze roku występują zmienności. Nie każde lato musi być ciepłe.  Pomiary z 20 stacji pogodowych należących do Duńskiego Instytutu Meteorologicznego (DMI) wskazują, że temperatury powietrza były na Grenlandii od jesieni 2018 do lata 2019 wyższe lub zbliżone do średniej wieloletniej.

Odchylenia temperatur od średniej 1981-2010 na Grenlandii wiosną i latem 2019 roku. NOAA/ESRL

Wiosna i lato, kiedy trwa sezon roztopów, temperatury na Grenlandii były wysokie. W okresie styczeń-sierpień 2019 według danych DMI, 24% miesięcznych temperatur było o więcej niż jedno odchylenie standardowe wyższych, a tylko 10% było o jedno odchylenie standardowe niższych. Oczywiście panowały też bardzo niskie temperatury w półroczu zimowym. 26 października 2018 w Summit (centrum wyspy) padł rekord zimna, temperatura spadła do -55,4^oC. 

Topnienie lodowców na wybrzeżu   
Wraz z utratą masy poprzez topnienie powierzchni lądolodu Grenlandia traci także określoną ilość lodu poprzez jego bezpośrednią utratę lub ocielenie się stałego lodu (tj. gór lodowych) do oceanu. Zrzut lodu stałego następuje tam, gdzie lodowce uchodzą do morza, spotykają się z nim. Natomiast powierzchnia lądolodu się kurczy, widoczne jest to oczywiście na wybrzeżu, gdzie spływające do oceanu lodowce się wycofują.

Topnienie lodowców na Grenlandii i zmiany ich powierzchni. a) Mapa pokazująca szybko spływające do oceanu lodowce w pomarańczowych odcieniach, obok grafiki przedstawiające 8 głównych lodowców. b) Szeregi czasowe zrzutu lodu do morza w gigatonach dla poszczególnych sektorów wyspy pokazanych na mapie. Kropki pokazują moment obserwacji, a szare słupki zakres niepewności pomiarów (+/-10%). c) Skumulowana zmiana powierzchni netto (km²) grenlandzkich lodowców.

Szacunki PROMICE pokazują, że w 2019 roku Grenlandia straciła 497 Gt lodu (z granicą niepewności +/-50 Gt). Średnia w latach 1986-2010 wynosi 462 Gt. Na podstawie pomiarów wiemy, że południowo-wschodnie lodowce są odpowiedzialne za 30-34% zrzutu, tj. 139-167 Gt/rocznie (okres 1986-2019). Z kolei lodowce w regionach północnych, północno-wschodnich i południowo-zachodnich, które w przeważającej części kończą się na lądzie, razem odpowiadały za 31% zrzutów lodu do morza, tj. 131-168 Gt/rocznie. Z pomiarów wynika, że wytapianie lodu na Grenlandii w ciągu ostatniej dekady było w przybliżeniu stałe lub malało. Jedynie północno-zachodnia część wyspy jest obszarem, gdzie tempo zrzutu sukcesywnie rośnie - 21% (89-113 Gt/rocznie) w okresie 1998-2019.

W ciągu ostatnich lat zaobserwowano także znaczące wyhamowanie spadku powierzchni lądolodu. Co więcej, w sezonie 2017-2018 w stosunku do poprzedniego nastąpił wzrost o 4,1 km². Możliwe, że rok 2019 rozpocznie kolejną serię wyraźnych spadków. Na podstawie pomiarów satelitarnych Sentinel-2, LANDSAT i ASTER wynika, że w 2019 roku powierzchnia lądolodu, poprzez topnienie obrzeży pokrywy skurczyła się o 71,2 km². To największa utrata od 2012 roku, w latach 2013-2018 miała miejsce stagnacja. Zrozumienie przyczyn spadku tempa utraty lodu na Grenlandii w ostatnich latach jest tematem obecnie trwających badań.


Na podstawie: Arctic Report Card 2019: Greenland Ice Sheet