Ekstremalne topnienie Grenlandii w sezonie 2019-2020

Tak jak w Arktyce lód morski coraz bardziej topnieje z dekady na dekadę, tak również lądolód zwany Grenlandią kurczy się coraz wyraźniej. Takie lodowce wylotowe jak Jakobshavn, Helheim, Petermann, Zachariae Isstrom, Kangerlussuaq czy ostatnio Niohhalvfjerdsfjorden i Spalte, systematycznie wycofują się w głąb wyspy. Na tej ogromnej wyspie otoczonej dwoma oceanami: Atlantyckim i Arktycznym, przebiegają również coraz coraz częściej i mocniej zintensyfikowane w sezonie letnim procesy powierzchniowego topnienia.

—

Fot. Powietrzna misja NASA Oceans Melting Grenland wykazała, że ​​lodowce Grenlandii, które wpadają do oceanu, jak pokazany tutaj lodowiec Apusiaajik, są bardziej narażone na szybką utratę lodu, niż wcześniej sądzono. Źródło: NASA/JPL-Caltech

—

Dr Ruth Mottram i dr Martin Stendel z Duńskiego Instytutu Meteorologicznego (DMI – Danish Meteorological Institute), prof. Jason Box i dr Kenneth D. Mankoff ze Służby Geologicznej Danii i Grenlandii (GEUS – Geological Survey of Denmark and Greenland) w Kopenhadze oraz dr Louise Sandberg Sørensen z Narodowego Instytutu Kosmicznego na Technicznym Uniwersytecie Danii i prof. Peter Langen z Wydziału Nauk o Środowisku – Modelowania Atmosfery na Uniwersytecie w Aarhus, w swoich obliczeniach zauważyli, że pokrywa lodowa Grenlandii pod koniec sezonu topnienia w 2020 roku straciła 152 miliardy ton. To jest i tak mniej niż w 2019, gdy wzrost temperatury na Grenlandii, podobnie jak w 2012 roku, był na tyle silny, że przy temperaturze plus 4 stopnie Celsjusza pojawiły się gwałtowne powierzchniowe roztopy tworzące rozległe stawy. 1

Badania wskazały, że pokrywa lodowa Grenlandii, licząc od 2015 do 2020 roku w stosunku do średniej 1981-2010, kurczyła się coraz szybciej.

—

Rys.1. Mapa pokazuje różnicę między rocznym SMB w latach 2019-20 a okresem 1981-2010 (w mm topnienia lodu). Niebieski pokazuje większy przyrost lodu niż średnia, a czerwony pokazuje większą utratę lodu niż średnia. Źródło: portal DMI Polar.

—

Obliczanie bilansu masy powierzchni Grenlandii

Kluczową sprawą w zrozumieniu tego co się dzieje z Grenlandią jest zrozumienie tak zwanego bilansu masy powierzchni (SMB – Surface Mass Balance) polegającego na obliczeniu, ile jej pokrywy lodowej topnieje na powierzchni, pod wodą oceanu od frontu lodowców wylotowych i szelfowych oraz podlega, też od frontu lodowców, procesom cielenia (odłamywania brył, czyli gór lodowych), a o ile jest ona uzupełniana opadami śniegu i przyrastaniu jego warstwami oraz pod nim warstwami lodu.

—

Rys.2. Skumulowany budżet masy powierzchniowej pokrywy lodowej Grenlandii na lata 2019-20 (niebieska linia), rekordowo niski rok SMB 2011-12 (czerwony) i średnia 1981-2010 (szara). Źródło: Portal Polar DMI.

—

W Carbon Brief dowiadujemy się, że w skali roku, od 1 września do 31 sierpnia, na procentową ilość topnienia (ablacji) pokrywy lodowej Grenlandii oraz na procentową ilość opadów śniegu (akumulacji) ma wpływ wiele czynników. Czytamy dalej w serwisie, że w dużej mierze podczas okresu 2016-17 wpływ na ochłodzenie obszaru Grenlandii w sezonie letnim miała wpływ anomalna rotacja tropikalnego huraganu Nicole, który zawędrował w październiku 2016 roku aż ku wybrzeżom południowej Grenlandii, tuż po zakończeniu bardzo intensywnie ciepłej oscylacji południowopacyficznej El Niño 1.

Dwa lata później na wysokie topnienie Grenlandii w okresie letnim 2019 roku miała nie tylko sucha jesień w 2018 roku i sucha prawie bezśnieżna zima w 2018 roku oraz na początku 2019 roku, ale i też wczesne anomalne topnienie pod koniec kwietnia i potem trwające od czerwca do końca lata, ciepłego i prawie bez opadów śniegu. Było to spowodowane z kolei wystąpieniem dodatniej fazy Oscylacji Północnoatlantyckiej, której obecność stymuluje napływ bardzo ciepłego powietrza ze średnich szerokości geograficznych.

Lodowce wylotowe w fiordach Grenlandii

Michael Wood, stypendysta podoktorski NASA z Laboratorium Napędów Odrzutowych w Pasadenie, wraz ze swoimi współpracownikami, stwierdził, że przyspieszenie wycofywania się lodowców Grenlandii od połowy lat 90 XX wieku jest przypisane zwiększonemu wtargnięciu ciepłych wód północnego Atlantyku (AW – Atlantic Waters) do fiordów Grenlandii, ale nie zostało to jeszcze w pełni potwierdzone w modelach klimatycznych pod względem ilościowym na obszarze całej Grenlandii. 2

Naukowcy przebadali 226 lodowców wylotowych za pomocą pomiarów instrumentalnych in situ, satelitarnej teledetekcji oraz modeli klimatycznych, w tym modelu oceanu.

Zespół Wooda wyróżnił, w dłuższym badanym okresie 1992-2017, trzy mniejsze okresy, podczas których wymuszenie termiczne (FT – Thermal Forcing) pochodzenia antropogenicznego miało i ma dalej swój wpływ na wycofywanie się lodowców:

  1. Okres stabilny 1992-1997 (w okresie tym lód gruntowy cofnął się o 180 km2 , czyli 30 km2 /rok).
  2. Okres ocieplenia 1998-2007 (w okresie tym ubytek lodu gruntowego potroił się do 108 km2 /rok).
  3. Okres ochłodzenia 2008-2017 (w okresie tym lód gruntowy nadal spadał o 119 km2 /rok).

—

Rys.3. Schematyczne diagramy dla czterech głównych kategorii lodowców kończących mórz z zimną, słodką wodą polarną (PW – Polar Water) nad ciepłą, słoną wodą atlantycką (AW – Atlantic Water). (A) Lodowce w głębokich fiordach z ciepłymi wodami (DW – Glaciers in a deep fjord with warm water) – podcinane czoło lodowców może wpłynąć na opór podstawowy. (B) Lodowce z tymczasowymi pływającymi przedłużeniami na płytkim grzbiecie (CR – Glaciers terminating on a calving ridge), dla których podcięcie nie wpływa na podstawowy opór. (C) Lodowce stojące w płytkich fiordach z zimnymi wodami (SC – Glaciers in a shallow fjord with cold water) (D) Lodowce rozwijające długie (>10 km) poszerzenia pływającego lodu (FE – Glaciers terminating in a long floating ice extension). Rzędne lodowca i dna, wyrażone w metrach nad poziomem morza (masl – metres above sea level), są przybliżone dla ilustracji (Michael Wood i inni, 2021).

—

Rola oceanu w przeliczeniu bilansu strumieni lodu w gruncie

W celu określenia ilościowego wpływu oceanu na lodowce oblicza się bilans strumieni na frontach lodu gruntowego, który obejmuje następujące parametry:

  1. Usunięcie lodu gruntowego przez ocean ( q m )
  2. Cofanie się frontu lodu spowodowane przerzedzeniem lodowca ( q s )
  3. Adwekcja lodu ( q f )
  4. Cielenie się pozostałości uziemionych bloków lodu ( q c )
  5. Obserwowane cofanie się frontu lodu ( q r )

Pomiary lodowców wylotowych (satelitarne, in situ i symulacje modeli komputerowych)

  1. Pomiar wycofywania się frontu lodowców wylotowych za pomocą teledetekcyjnych badań satelitów Lansat 4 i Landsat 5 na podstawie digitalizacji pozycji frontów lodowych.
  2. Pomiar adwekcji lodu (q F) za pomocą radaru satelitarnego i danych optycznych.
  3. Pomiar podcięcia frontu lodowców (q m) za pomocą symulacji modelu oceanu MITgcm o wysokiej rozdzielczości i ze zmienną głębokością wody.
  4. Pomiar głębokości wody (b) za pomocą modelu BedMachine Greenland v3 na podstawie batymetrii echosondowej w fiordach (głębokość wody ma niepewność mniejszą niż 10 m).
  5. Pomiar subglacjalnego zrzutu (q sg) połączonego ze spływem z niecki za pomocą kombinacji modeli: Regionalnego Modelu Klimatu Atmosferycznego na Uniwersytecie w Utrechcie – RACMO2.3p2 w rozdzielczości przestrzennej 5,5 km oraz modelu systemu pokrywy lodowej (ISSM – Ice Sheet System Model) (niepewność w q sg wynosi 20%).
  6. Pomiar wymuszania termicznego (TF) – uśredniona na głębokości różnica między temperaturą in situ a temperaturą zamarzania wody morskiej zależną od soli i ciśnienia (parametry oceanu są obliczane za pomocą dwóch oszacowań: klimatu i cyrkulacji oceanu (ECCO – Estimating the Circulation and Climate of the Ocean).
  7. Pomiar cofania się lodowca wywołanego rozrzedzaniem (q s) jest obliczany przy użyciu prostej, geometrycznie wyprowadzonej zależności dla szybkości migracji linii gruntowania w funkcji zmiany wysokości powierzchni.

Inny zespół naukowy stwierdził, że w 2019 roku latem stopiło się lub oderwało tyle lodu z grenlandzkiej pokrywy lodowej, że oceany podniosły się aż o 2,2 milimetra w ciągu zaledwie dwóch letnich miesięcy (Michalea D. King et al., 2020), .

W dniach 14-16 sierpnia 2021 roku zostały zanotowane intensywne opady deszczu na najwyższym punkcie Grenlandii na wysokości 3216 metrów n.p.m. Wcześniej w niższym położeniu były podobne opady pod koniec lipca tego samego roku 3.

Wpływ na bilans masy powierzchni mają nie tylko antropogeniczne wymuszenia zmian klimatu, ale i też wewnątrzklimatyczne zmienności naturalne oraz ekstremalne zdarzenie pogodowe. Przy wysokim scenariuszu emisji, jej całe stopnienie podniosłoby światowy poziom morza o 7 metrów. Jednak wierząc w kreatywność i rozumność naszej cywilizacji, raczej do tego nie dopuścimy nigdy.

—

Referencje:

  1. Guest Posts, 2019 ; Guest post: How the Greenland ice sheet fared in 2019 ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-the-greenland-ice-sheet-fared-in-2019
  2. Wood M. et al., 2021 ; Ocean forcing drives glacier retreat in Greenland ; Science Advances ; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aba7282
  3. National Snow & Ice Data Center, 2021 ; Rain at the summit of Greenland ; Greenland Ice Sheet Today ; http://nsidc.org/greenland-today/2021/08/rain-at-the-summit-of-greenland/

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *