Antarktyda to specyficzny kontynent. Jego topografia wyraźnie różni się od topografii Grenlandii. Jest położona w niecce wraz z wieloma lodowcami szelfowymi. Część zachodnia znacznie mniejsza jest zanurzona częściowo w oceanie, natomiast wschodnia jest znacznie większa, górzysta i bardziej wyniesiona ponad poziom morza. Wpływ ocieplającego się klimatu najsilniej oddziałuje na stabilność pokrywy lodowej Antarktydy.
David Pollard i Richard Alley z Instytutu Systemów Ziemi i Środowiska na Uniwersytecie Stanowym w Pensylwanii oraz Robert DeConto z Wydziału Nauk o Ziemi na Uniwersytecie Massachusetts w Amherst na podstawie trójwymiarowego modelu pokrywy lodowej stwierdzili, że lodowce szelfowe będące barierami dla wnętrza lodowego kontynentu, głównie topnieją przez wnikanie ciepłych wód głębinowych w podstawy lodowców szelfowych.
Choć duże znaczenie ma też tak zwane szczelinowanie hydrauliczne, czyli wnikanie wód roztopowych głęboko w szczeliny tychże lodowców przyczyniające się do ich osłabiania i pękania oraz rozpadu klifów lodowych prowadzącego do cielenia gór lodowych, co powoduje na powierzchni pokrywy lodowej Antarktydy przyspieszony spływ strumieni i rzek lodowych prosto do oceanu. Cielenie gór nie podnosi poziomu morza, ale spływ masy lodowej z kontynentu, już tak.
Na Zachodniej Antarktydzie, będącej bez lodu archipelagiem wysp, najbardziej naukowcy obawiają się jednak nie tyle bezpośrednio szybkiej utraty masy lodu i jego topnienia, ale zawalenia się ogromnych lodowców szelfowych Thwaites i Pine Island, których rozmiar jest taki jak obszar Wielkiej Brytanii.
—-
—-
Rys.1. Schematyczne przekroje lądolodu zbliżającego się do rozpadu klifu. Przepływ lodu odbywa się od lewej do prawej, od lodu gruntowego do pływającego szelfu.
M = powierzchniowy spływ cieczy do szczelin. C = cielenie. O = oceaniczne podstawowe topnienie. F = przepływ deformacyjny przez linię gruntowania. Czerwone strzałki pokazują możliwy ruch linii gruntowania.
(a) Ze znacznym szelfem lodowym i płytkimi nachyleniami powierzchni w strefie gruntowania.
(b) Po silnym ociepleniu (duże M, C, O) z półką prawie usuniętą, ale nadal obecną na płytkich zboczach.
(c) Po całkowitym usunięciu szelfu i odsłanięciu pionowego urwiska > około 100 m nad poziomem morza, które uległo strukturalnemu uszkodzeniu powodującemu bardzo szybkie wycofanie się linii gruntowania. Należy zauważyć, że uszkodzenie klifu może również wystąpić na liniach gruntowania z półkami lodowymi, jeśli półka lodowa zapewnia niewielkie lub żadne podpory.
(David Pollard i inni, 2015)
—-
Tyler C. Sutterley z Wydziału Nauki Systemu Ziemi na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine wraz ze swym zespołem badawczym zauważył w swoich badaniach, że sam rozpad Thwaites i Pine Island doprowadziłby do wzrostu poziomu oceanów o około 1,2 metra.
Naukowcy obliczyli to na podstawie pomiarów z wysokościomierzy laserowych satelity ICESat i samolotów badawczych w misji Operation IceBridge, z wysokościomierzy radarowych satelity Envisat, pomiarów grawitacji zmiennej w czasie dokonanych przez satelitę GRACE oraz za pomocą symulacji regionalnego modelu klimatu atmosferycznego RACMO2.3. Ponadto, obliczono bilans masy powierzchni, prędkość lodu na podstawie radarów obrazujących oraz grubość lodu za pomocą sond radarowych.
Lodowce te stoją na grzbiecie pomiędzy szelfem kontynentalnym, a niecką kontynentalną pod lądolodem, czyli kontynentalną częścią zachodnią Antarktydy. I silnie podmywane podstawy tych lodowców sprawiają, że cofa się linia gruntowania, która może w każdej chwili załamać się gdy oba lodowce zapadną się w niecce.
Współautor powyższego badania Eric Rignot mówi:
Nie stwierdziliśmy obecności na dnie oceanicznym żadnych przeszkód, które mogłyby zapobiec dalszemu cofaniu się lodowców i ich zniknięciu z całego obszaru.
Sam rozpad tych dwóch gigantycznych lodowców szelfowych grozi spowodowaniem powstania ogromnych fal tsunami oraz przyspieszonego wzrostu poziomu morza, które zagrożą wielu niskim wybrzeżom kontynentalnym oraz wyspom, a także portom, uprawom rolnym, zabudowie miejskiej i wiejskiej, a także wielu ekosystemom morskim i nadmorskim oraz częściowo lądowym i nadmorskim, tak zwanym estuariom. Koszty zniszczeń infrastruktur miejskich i wiejskich oraz ekosystemów będą astronomiczne.
—-
—-
Rys.2. (a) Wskaźniki bilansu masy powierzchni RACMO: SMB (niebieski kolor) i zrzutu lodu (D – Discharge), dane z Mouginot et al. [ 2014 ] (czarny kolor).
(b) Szacunki bilansu masy, d M ( t )/d t
(c) skumulowane anomalie masy, M ( t ) dla Zatoki Morza Amundsena (ASE – Amundsen Sea Embayment) Antarktydy z metody budżetu masy (MBM – Mass Budget Method) (czarny), satelity GRACE – zmienna w czasie grawitacja (czerwona), wysokościomierz radarowy Envisat (zielony kolor) i wysokościomierz laserowy ICESat/IceBridge (pomarańczowy kolor).
(Tyler C. Sutterley i inni, 2014)
—-
Podsumowując temat, naukowcy piszą:
Cztery przedstawione metody są zgodne pod względem ubytku masy i przyspieszenia ubytku w skali regionalnej. W latach 1992–2013 ubytek masy wyniósł 83 ± 5 Gt/rok z przyspieszeniem 6,1 ± 0,7 Gt/rok. W powszechnym okresie 2003–2009 ubytek masy wyniósł 84 ± 10 Gt/rok z przyspieszeniem 16,3 ± 5,6 Gt/rok 2, prawie 3-krotne przyspieszenie w latach 1992–2013. W latach 2003–2011 ubytek masy wyniósł 102 ± 10 Gt/rok z przyspieszeniem 15,7 ± 4,0 Gt/rok. Wyniki uzgadniają niezależne szacunki bilansu masy w otoczeniu zdominowanym przez zmianę dynamiki lodu ze znaczną zmiennością bilansu masy powierzchni.
—-
—-
Rys.3. Antarktyka: wysokość terenu nad poziomem morza. Wszystkie zaznaczone na niebiesko obszary znajdują się poniżej poziomu morza. (Fretwell i in., 2013)
—-
Tak więc, gdy zawalą się na Antarktydzie Zachodniej kolosalne lodowce szelfowe, takie jak Thwaites wielkości Wielkiej Brytanii i Pine Island wielkości stanu Nevada w USA, to mogą wywołać one tak potężne fale tsunami oraz wzrost poziomu morza, że wiele nisko położonych wysp oraz wybrzeży lądowych może być po prostu narażonych na groźne podtopienia, a nawet na całkowite zalania. W niebezpieczeństwie jest wiele nadbrzeżnych wielkich portów wielkich miast takich jak Tokio, Nowy Jork, Jakarta, Aleksandria, Wenecja, Dhaka, Rio de Janeiro, Amsterdam, Szanghaj, Miami czy Londyn.
—-
Pollard D. et al., 2015 ; Potential Antarctic Ice Sheet retreat driven by hydrofracturing and ice cliff failure ; Earth and Planetary Science Letters ;
Sutterley T. C. et al., 2014 ; Mass loss of the Amundsen Sea Embayment of West Antarctica from four independent techniques ; Geophysical Research Letters ;