W najnowszym badaniu wycofywania się lodowca Pine Island zastosowano nie tylko symulacje świata kontrfaktycznego (przedindustrialnego) i świata faktycznego (obecnego industrialnego), ale też emulacje świata przedindustrialnego w celu wychwycenia ocieplenia ilościowego w trakcie trwania zmienności naturalnych w porównaniu do zmian antropogenicznych.
Lodowce – górskie czy polarne – to są strumienie lodu i śniegu, które przemieszczają się po powierzchni lądowej. W obu przypadkach trafiają do oceanów i mórz. Pierwsze nie tylko bezpośrednio, ale też pośrednio przez rzeki, a drugie tylko bezpośrednio wpadają prosto do nich z wysokich klifów. I te drugie występują na Grenlandii i właśnie na Antarktydzie. Te dwa lądy pokrył lód dzięki niskiemu spadkowi temperatury w dawniejszej przeszłości geologicznej, ale też dzięki pewnej ilości wilgoci powietrza, co umożliwiło opady śniegu i kompresowanie jego starszych warstw najpierw w firn, gdzie kryształy śniegu zmieniają się w ziarna lodu, a potem po nałożeniu się następnych warstw śniegu w lód lodowcowy, charakterystyczny dla regionów polarnych. W zależności od temperatury i opadów śniegu ich pokrywy rosną albo kurczą się.
Jeszcze 20-25 tysięcy lat temu występowały w dużym stopniu na półkuli północnej na obszarach Ameryki Północnej, Europie północnej i częściowo na Syberii, a na południowej głównie w Patagonii.
Dwa ogromne lodowce szelfowe Antarktydy Zachodniej – Pine Island i Thwaites – odpowiadają łącznie za niemal połowę wzrostu poziomu mórz powodowanego utratą lodu z antarktycznych pokryw lodowych.
Świat glacjologów wie dokładnie, że oba lodowce cofają się głównie z powodu wnikania ciepłej wody oceanicznej pod spód ich podłoża szelfowego.
Jednak do tej pory dokładnie nie wiedzą w jakim stopniu wynika to ze zmian klimatu wywołanych przez człowieka,, a jakich, które wynikają w sposób naturalny.
Pine Island wycofuje się w głąb niecki kontynentalnej już od lat 40. XX w.
Naukowcy pod kierownictwem Alexandra T. Bradleya z British Antarctic Survey, Cambridge, Wielka Brytania, w czasopiśmie Cryosphere właśnie podjęli tę próbę badawczą, by dowiedzieć się dokładniej jak cofał się lodowiec Pine Island od czasów przedindustrialnych do współczesnych czasów.
– W najzimniejszym momencie ostatniej epoki lodowcowej – w okresie „ ostatniego maksimum zlodowacenia ”, około 20 000 lat temu – pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej była znacznie większa niż obecnie. Od tego czasu cofnęła się o około 500 km – mniej więcej tyle, ile wynosi odległość z Paryża do Londynu – powiedział dla Carbon Breef dr Alexander Bradley.
Badacze zaobserwowali, że w większym zakresie przesuwanie się linii gruntowania lodowca miała miejsce właśnie między 20 000 a 10 000 lat temu. A więc w czasach, gdy powoli ustępował okres glacjalny epoki plejstoceńskiej a na jego miejsce postępował nasz interglacjal holocen.
Ponadto badacze zaobserwowali, że do lat 40. XX w. PIne Island był dalej niż dziś o 30 kilometrów. Jego szelf jeszcze był zakotwiczony na grzbiecie dna morskiego. Badania pośrednie z rdzeni osadów oceanicznych wskazywały na to, że proces cofania się lodowca w głąb niecki kontynentalnej zbiegł się z tym czasem podczas wystąpienia naturalnej zmienności klimatycznej – bardzo silnego El Nino, co spowodowało wzrost globalnej temperatury na świecie oraz napływ z tropikalnego Pacyfiku bardzo ciepłej wody.
Rys. Po lewej: Mapa linii gruntowania – miejsca, w którym lód przechodzi w lód unoszący się na powierzchni morza, będący częścią szelfową lodowca Pine Island. Badanie pokazuje lód w 2015 roku (jasnoniebieski) i w okresie przedindustrialnym (czerwony). Kolor tła wskazuje głębokość pokładu. Po prawej: Kształt lodu mierzony wzdłuż białej linii w 2015 roku (niebieski) i przed latami 40. XX wieku (czerwony). Brązowy obszar przedstawia dno morza, na którym usadowiony jest lodowiec. Źródło: Bradley A. et al. (2026) / CC BY 4.0
Dotychczas przeprowadzało się badania porównawcze symulacji świata faktycznego z emisjami ze światem kontrfaktycznym bez emisji
Tu również naukowcy stwierdzają, że dopiero wpływ antropogenicznych zmian klimatu – wyraźny wpływ emisji gazów cieplarnianych powodu spalania paliw kopalnych i wylesiania – został zaznaczony w latach 60. XX w. A więc nastąpiły one 20 lat po tym jak lodowiec Pine Island już się wycofywał z grzbietu dna morskiego. Ostatecznie odłączył się w latach 70.
Teraz w tej chwili naukowcy mają zagwozdkę, bo właściwie nie wiadomo w jakim stopniu topnieje lód polarny i górski i podnosi poziom oceanów i mórz z przyczyny antropogenicznego globalnego ocieplenia.
Badacze atrybucji zmian klimatu na ogół w symulacjach modeli komputerowych zajmują się całościowo kwantyfikacją zmian klimatu, które są skorelowane z ekstremalnymi zjawiskami fizycznymi jak fale upałów, susze, pożary, nawalne opady deszczu, powodzie czy nawałnice, w celu oszacowania ich skali, intensywności czy częstości, w jakim stopniu są one naturalne, a w jakim antropogeniczne.
Dlatego też w takich analizach komputerowych porównuje się symulacje dwóch światów: rzeczywistego jaki jest teraz oraz tzw. kontrfaktycznego, czyli takiego, w którym jeszcze nie było rewolucji przemysłowej i antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, w tym jej ogrzewania od ponad 200 lat, ogrzewania oceanów od ponad 50 lat.
W tym badaniu, w celu prześledzenia „drogi” wycofywania Pine Island w czasach przedsatelitarnych, na pomoc przychodzą bardziej zaawansowane technologicznie emulacje (uczenie maszynowe), dzięki którym porównuje się dwa światy bezemisyjne: symulowany kontrfaktyczny i emulowany świat zrekonstruowany
Naukowcy zdają sobie sprawę, że pokrywy lodowe reagują bardzo powoli na zmiany klimatu, a zmiany w ujęciu rok do roku są bardzo niewielkie, toteż porównanie tych dwóch światów w ich badaniu pokazało, że prześledzenie dokładne wycofywania się lodowca Pine Island przed wdrożeniem do pomiarów satelitów nie jest takie dokładne za pomocą zapisu z rdzeni osadów morskich. Rozdzielczość czasowa i przestrzenna „drogi” wycofywania się linii gruntowania tego lodowca szelfowego jest znacznie niższa niż to się dzieje od czasów wystrzelenia pierwszych satelitów w latach 70. XX w. do pomiarów dynamiki strumieni lodu na Grenlandii i Antarktydzie.
W badaniu zastosowano metodę połączonych działań, tzw. CES: kalibracji (asymilacji danych) emulacji (uczenia maszynowego) i próbkowania (kwantyfikacji niepewności) (ang. calibrate-emulate-sample – CES).
Ponadto w symulacji wykorzystano model pokrywy lodowej WAVI, którego zadaniem było symulowanie ruchu lodu i interakcji z oceanem.
W następnej kolejności te symulacje zostały porównane z obserwacjami satelitów oraz starszymi danymi zapisów z rdzeni osadów morskich. Jednak wyniki wprawdzie pokazały zawężony zakres zgodności czasowo-przestrzennej wycofywania się lodowca w głąb niecki kontynentalnej z grzbietu dna morskiego, ale pojawił się problem z dokładną korelacją, by móc dokładniej prześledzić ten proces. Ponowne symulacje nie mogły wchodzić w grę, ponieważ zajęło by to bardzo dużo czasu, a też nie do końca mogłoby to gwarantować sukces poznawczy w badaniu „drogi” PIne Island podczas wycofywania się w czasach przedsatelitarnych.
I tu na pomoc w rozwiązaniu tego problemu przyszło uczenie maszynowe, a dokładniej zastosowanie emulacji, których zadaniem było dokładne namierzenie i skorygowanie błędów wcześniejszego modelowania oraz pomiarów pośrednich z zapisów rdzeni osadów morskich.
– To ćwiczenie pozwoliło nam stworzyć dokładny obraz tego, jak lodowiec faktycznie się cofał w ciągu ostatnich 250 lat. Nazywamy to naszym „zrekonstruowanym” scenariuszem – stwierdził dr Alexander Bradley.
W następnej kolejności naukowcy porównali cofanie się Pine Island w bezemisyjnym emulowanym zrekonstruowanym świecie do cofania się tego lodowca również w bezemisyjnym symulowanym kontrfaktycznym świecie.
Dzięki temu było możliwe prześledzenie ilościowe ocieplenia, zarówno naturalnego, jak i antropogenicznego, które przyczyniło się do tempa cofania się lodowca.
Obliczenia pierwszego formalnego badania atrybucji zmian lodowca antarktycznego Pine Island, na podstawie pomiarów pośrednich (rdzenie osadów oceanicznych) i instrumentalnych (satelity), wykazały, że od lat 40. XX w. do dziś antropogeniczne zmiany klimatu odpowiadały za około 4 km, czyli mniej więcej jedną piątą całkowitego wycofania się lodowca od 1940 r.”
Zdaniem badaczy Antarktyda Zachodnia odpowiada za niemal całą utratę lodu Antarktydy w epoce satelitarnej.
Rys. Cofanie się linii gruntowania w rekonstrukcji (niebieski) i kontrfaktycznej (zielony) lodowca Pine Island, z cieniowaniem wskazującym na niepewność. Czerwone kropki z paskami błędów oznaczają obserwacje położenia linii uziemienia w latach 1930 i 2015. Źródło: Bradley A. et al. (2026) / CC BY 4.0
Kluczowy wniosek: ilościowe ocieplenie naturalne w latach 40. było słabsze tylko o 18 procent od późniejszego antropogenicznego, które się rozpoczęło w latach 60. W obu przypadkach Pine Island się zaczął wycofywać
Podsumowując ten temat naukowcy dokładnie zmierzyli, że pod kątem ilościowego ocieplenia naturalne w latach 40 z powodu krótkotrwałego wpływu zmienności naturalnych klimatu jak El Nino było słabsze o 18 procent niż antropogeniczne, które zostało zaznaczone od lat 60, choć – co jest nowością w tym badaniu – badanie wykazało, iż Pine Island zaczął wycofywać się w głąb niecki kontynentalnej z grzbietu dna morskiego jeszcze podczas dominacji naturalnego ocieplenia.
Wyniki badania z zapisów rdzeni osadów morskich wprawdzie nam mówią gdzie w czasach przedsatelitarnych znajdowała się linia gruntowania lodowca szelfowego Pine Island, ale nic nie wiadomo ile wtedy mogło być tam lodu.
– Oznacza to, że nie wiemy dokładnie, jak skonfigurować nasz model na początku symulacji, co prowadzi do niepewności naszych przewidywań. Trwają dalsze prace mające na celu ustalenie najlepszego sposobu konfiguracji symulacji na potrzeby przyszłych badań – podsumowuje na koniec dr Alexander Bradley.
Referencje:
Bradley A. T. et al. (2026) ; Detection and attribution of the role of anthropogenic climate change in industrial-era retreat of Pine Island Glacier ; The Cryosphere , Articles Volume 20, issue 6 ; https://www.carbonbrief.org/guest-post-climate-change-has-caused-one-fifth-of-pine-island-glacier-retreat
Bradley A. T. et al. (2026) ; Guest post: Climate change has caused one-fifth of Pine Island glacier retreat ; Carbon Breef ; https://tc.copernicus.org/articles/20/3443/2026/