Pod lodem Grenlandii rosną „tsunami” wielkości wieżowców. Lód znika szybciej, niż sądzili naukowcy
Międzynarodowy zespół badaczy pokazał, że każdy oderwany lodowiec nie tylko wpada z hukiem do morza. W jego ślad rusza gigantyczna fala wewnętrzna, wysoka jak wieżowiec, która podcina lód od spodu i przyspiesza zanik grenlandzkiej pokrywy lodowej.
Ukryte fale, które zjadają lodowce od spodu
Grenlandzkie lodowce kojarzą się głównie z topnieniem pod wpływem ciepłego powietrza i ocieplającego się oceanu. Najnowsze badania pokazują jednak dodatkowy, bardzo agresywny mechanizm. Coś w rodzaju klimatycznej „maszyny do mieszania”, uruchamianej za każdym razem, gdy od czoła lodowca odrywa się ogromny blok lodu.
Gdy taki lodowy kolos spada do wody, uwalnia energię porównywalną z wybuchem dużej bomby. Na powierzchni widać fale i rozbryzgi, ale prawdziwy spektakl odbywa się w głębi fiordu. Tam powstają fale wewnętrzne, które nie łamią się jak klasyczne morskie bałwany, lecz „przetaczają się” wzdłuż granicy między cieplejszą, słoną wodą z głębi a chłodniejszą, lżejszą warstwą bliżej powierzchni.
Naukowcy szacują, że te fale wewnętrzne mogą mieć wysokość porównywalną z kilkudziesięciopiętrowym drapaczem chmur i sięgać setek metrów w głąb wody.
Im większy i gwałtowniejszy jest upadek góry lodowej, tym silniejsze fale powstają. Każde takie „ciche tsunami” działa jak gigantyczny mikser – wyciąga z głębi fiordu cieplejszą wodę i kieruje ją prosto pod jęzor lodowca. Lód od spodu staje się cieńszy, kruchy i coraz łatwiej odrywają się kolejne fragmenty. Raz uruchomiony mechanizm potrafi sam siebie napędzać.
Przeczytaj również: Dlaczego marchewka jest pomarańczowa? Ma to związek z jednym krajem
Fibre optique jako sejsmograf oceanu
Ten proces przez lata wymykał się badaczom, bo odbywa się pod powierzchnią, gdzie satelity nic nie widzą. Przełom przyniosło wykorzystanie technologii z zupełnie innej bajki – światłowodów i systemu o nazwie Distributed Acoustic Sensing (DAS).
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Zurychu i współpracujących ośrodków ułożył na dnie jednego z fiordów na południu Grenlandii około dziesięciokilometrowy kabel światłowodowy. Zamiast przesyłać nim dane, użyli go jak długiego, czułego ucha, które „słyszy” nawet delikatne ruchy dna i wody.
Przeczytaj również: Blue Origin chce chronić Ziemię przed asteroidami. Nowa misja NEO Hunter
DAS działa w prosty, ale sprytny sposób: wysyła impulsy świetlne przez włókno i analizuje ich odbicia. Każde mikroskopijne rozciągnięcie lub ściśnięcie kabla – wywołane falą, drganiem czy zmianą temperatury – zostawia swój ślad. W efekcie każdy metr światłowodu zamienia się w osobny czujnik.
Po raz pierwszy udało się w sposób ciągły śledzić powstawanie i „wędrówkę” fal wewnętrznych w całym fiordzie, niemal jak na filmie z monitoringu.
Zebrane dane pokazały wyraźny schemat. Najpierw, po oderwaniu się góry lodowej, widać klasyczne fale na powierzchni. Szybko gasną, ale po kilku minutach pojawia się seria fal wewnętrznych. Te mogą krążyć po fiordzie przez wiele godzin, utrzymując intensywne mieszanie mas wodnych i dostarczając do czoła lodowca świeżą porcję ciepła.
Przeczytaj również: Fizycy z CERN namierzyli niezwykłą cząstkę cztery razy cięższą od protonu
Ile lodu znika od jednego cyklu fal?
W analizie opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie naukowym zespół kierowany przez Dominika Gräffa i Andreasa Vieliego policzył, jak przekłada się to na realną utratę lodu. Z ich szacunków wynika, że pojedyncza seria fal wewnętrznych może stopić około centymetra lodu u podstawy lodowca.
Jedna fala to niewiele. Problem w tym, że proces powtarza się stale, dzień po dniu. Przy częstym kalwaniu lodowca (czyli odrywaniu się kolejnych brył) łączna dzienna utrata lodu od spodu może wynosić nawet metr. To tempo porównywalne z tym, jak szybko sam lodowiec przesuwa się w kierunku morza.
- ok. 1 cm lodu mniej na cykl fal wewnętrznych,
- do 1 m utraty grubości dziennie przy powtarzających się epizodach,
- tempo zbliżone do prędkości „marszu” lodowca do fiordu.
W praktyce znaczy to, że ogromna część topnienia grenlandzkich lodowców zachodzi tam, gdzie dotąd nikt jej porządnie nie mierzył – w ciemnej, zimnej wodzie pod linią zanurzenia.
Lodowiec, który sam sobie szkodzi
Jednym z najlepiej przebadanych przykładów jest lodowiec Eqalorutsit Kangilliit Sermiat w południowej Grenlandii. Jego jęzor zanurza się w wodach fiordu i kończy spektakularnymi klifami lodowymi, z których regularnie odrywają się góry lodowe.
Naukowcy wyliczyli, że ten pojedynczy lodowiec wyrzuca do oceanu około 3,6 kilometra sześciennego lodu rocznie. To prawie trzykrotnie więcej niż objętość słynnego lodowca Rodanu w Szwajcarii. Tyle że lodowe bloki nie są „martwe”, gdy tylko wpadną do morza. Stają się inicjatorem silnego mieszania wód, tworząc fale wewnętrzne i wzmacniając przenoszenie ciepła w głąb fiordu.
Za każdym razem, gdy lodowiec „strzela” nową górą lodową, dokonuje się coś w rodzaju samonakręcającej się reakcji: im więcej lodu spada, tym silniej ciepła woda podcina kolejne fragmenty.
To zjawisko naukowcy opisują jako mechanizm samowzmacniający. Nie chodzi już tylko o to, że klimat robi się cieplejszy, więc lodowiec topnieje. Część topnienia wynika z dynamiki samego lodu i morza – każdy akt osłabia strukturę i przyspiesza następny. Stąd tak gwałtowne przyspieszenie zaniku niektórych lodowców „pływających” w morzu.
Dlaczego modele klimatyczne się myliły
Wiele dotychczasowych modeli zakładało, że topnienie od spodu to raczej spokojny, równomierny proces napędzany głównie temperaturą wody. Nowe pomiary sugerują, że rzeczywistość jest o wiele dynamiczniejsza, a ciche fale wewnętrzne grają rolę podobną do wichury w świecie oceanografii.
| Stare założenia | Wyniki nowych badań |
|---|---|
| Topnienie zależy głównie od średniej temperatury wody. | Kluczowa jest też energia fal wewnętrznych generowanych przez upadek gór lodowych. |
| Proces przebiega względnie równomiernie w czasie. | Topnienie następuje w intensywnych „zrywach” po epizodach kalwowania. |
| Modele podawały ostrożne wartości topnienia podwodnego. | Rzeczywista utrata lodu od spodu może być nawet sto razy większa niż szacunki z dawnych modeli. |
Tak duża rozbieżność ma poważne konsekwencje. Jeśli lodowce tracą od spodu więcej masy, niż zakładaliśmy, przyspiesza ich cofanie się w głąb lądu. To z kolei wpływa na tempo podnoszenia się poziomu mórz, stabilność pokrywy lodowej i wrażliwość całego systemu klimatycznego.
Grenlandia a reszta planety
Topnienie grenlandzkiej pokrywy lodowej to nie tylko lokalny problem. Zgromadzony tam lód wystarczyłby, by podnieść globalny poziom oceanów o około siedem metrów. Nikt nie zakłada, że stanie się to w ciągu kilku dekad, ale nawet częściowa utrata tej masy znacząco zwiększa ryzyko powodzi na wybrzeżach i wymusza kosztowne adaptacje w miastach nadmorskich.
Do tego dochodzi wpływ na cyrkulację oceaniczną. Słodka woda z topniejących lodowców rozcieńcza słoną wodę północnego Atlantyku i może osłabiać prądy podobne do Gulf Stream. Takie zmiany potrafią przestawić pogodę w całej północnej części globu – od sztormów po fale upałów, w tym nad Europą.
Co oznacza to dla prognoz na przyszłość
Nowe obserwacje nie oznaczają, że jutro obudzimy się z siedmiometrową wodą u drzwi. Pokazują za to, że lodowce reagują na zmianę klimatu szybciej i mniej liniowo, niż sugerowały to proste wykresy. W modelach klimatycznych trzeba mocniej uwzględnić to, co dzieje się pod wodą: fale wewnętrzne, turbulentne mieszanie i samonapędzający się charakter kalwowania.
Dla badaczy to sygnał, że przyszłe pomiary muszą w większym stopniu korzystać z nowych technologii, takich jak DAS czy sieci czujników na dnie fiordów. Bez takiego „podsłuchu” głębin łatwo przeoczyć zjawiska, które w skali globalnej mają ogromną wagę.
Ciche mechanizmy klimatu, których na co dzień nie widzimy
Lodowiec kojarzy się z powolnością i stabilnością, ale w kontakcie z morzem staje się bardzo dynamicznym układem. Upadek jednej góry lodowej uruchamia kaskadę procesów: fale, mieszanie wody, transport ciepła, osłabianie podstawy lodu i kolejne odłamania. Na zdjęciach z drona widać tylko efekt końcowy – spektakularny „zjazd” lodowej ściany do wody.
Warto mieć z tyłu głowy, że podobnych, słabo widocznych mechanizmów w systemie klimatycznym jest więcej. Drobne z pozoru zjawiska, takie jak wewnętrzne fale w fiordach czy zmiany zasolenia wąskich prądów, potrafią z czasem przełożyć się na rzeczy bardzo namacalne: częstsze zalewanie nadmorskich dzielnic, wyższe składki ubezpieczeniowe czy migracje ludzi uciekających przed wodą.
Technologie z obszaru telekomunikacji czy przemysłu – jak światłowody użyte w Grenlandii – coraz częściej trafiają do nauk o klimacie. Dają szansę, by lepiej zrozumieć, co dzieje się w miejscach, gdzie zwykły pomiar czy zdjęcie satelitarne nie wystarczają. A im dokładniej znamy ukryte procesy, tym mniej niespodzianek czeka nas w realnym życiu, gdy mowa o rosnących falach nie tylko w odległych fiordach, ale i na bałtyckich plażach czy nad Wisłą podczas wezbrań.
