Przez dekady Antarktyda traciła lód, ale w latach 2021-2023 wydarzyło się coś nieoczekiwanego. W ciągu zaledwie 22 miesięcy lądolód zyskał około 695 mld ton masy. Naukowcy odkryli, co spowodowało ten nagły wzrost i dlaczego nie oznacza on odwrócenia długoterminowego trendu.
- 695 mld ton – o tyle zwiększyła się masa antarktycznego lądolodu między lipcem 2021 a kwietniem 2023 r. Był to największy taki przyrost od początku ponad 20-letnich obserwacji satelitarnych.
- Najwięcej lodu przybyło we wschodniej Antarktydzie. Ziemia Królowej Marii i Ziemia Wilkesa odpowiadały za około 470,3 mld ton, czyli 68 proc. całego wzrostu.
- Za nietypową zmianą stały przede wszystkim wyjątkowo intensywne opady śniegu.
Przez dekady bilans masy lądolodu Antarktydy pozostawał ujemny. Między 2003 a 2024 r. kontynent tracił średnio około 140,5 mld ton lodu rocznie. Tym większe zdziwienie wywołała zmiana, którą satelity zarejestrowały w pierwszej połowie obecnej dekady. Od lipca 2021 do kwietnia 2023 r. masa antarktycznego lądolodu zwiększyła się o około 695 mld ton. Naukowcy ustalili, że za ten nietypowy epizod odpowiadały przede wszystkim wyjątkowo intensywne opady śniegu we wschodniej części kontynentu.
Antarktyda nagle zaczęła przybierać na masie
Nie chodziło przy tym o sezonowe wahania powierzchni lodu morskiego. Badacze analizowali lądolód Antarktydy, czyli ogromną pokrywę lodową znajdującą się na stałym lądzie. To właśnie zmiany jej masy mają znaczenie dla poziomu światowych oceanów.
Informacje o bilansie lądolodu można uzyskiwać dzięki satelitom GRACE i GRACE-FO. Urządzenia rejestrują bardzo niewielkie zmiany pola grawitacyjnego Ziemi, które wynikają m.in. z przemieszczania się dużych ilości masy. Dzięki temu naukowcy mogą określać, gdzie lód na Ziemi jest tracony, a gdzie jego masa rośnie.
Dane z ponad dwóch dekad pokazują wyraźny trend strat. Wyjątkowy okres rozpoczął się jednak w połowie 2021 r. W ciągu kolejnych 22 miesięcy Antarktyda zwiększyła swoją masę o około 695 mld ton. Według badaczy był to największy taki przyrost od początku ponad 20-letnich obserwacji satelitarnych.
Nie oznaczało to jednak, że cały kontynent zaczął odzyskiwać utracony lód.
Najwięcej lodu przybyło we wschodniej Antarktydzie
Zmiana była silnie skoncentrowana geograficznie. Szczególnie dużo dodatkowej masy pojawiło się w rejonie Ziemi Królowej Marii oraz Ziemi Wilkesa. Oba obszary odpowiadały za około 470,3 mld ton dodatkowej masy, czyli mniej więcej 68 proc. całego wzrostu odnotowanego w latach 2021-2023.
Może Cię także zainteresować:
W tym samym czasie zachodnia część kontynentu nadal traciła masę. Dotyczyło to m.in. regionu Ziemi Marii Byrd, gdzie utrzymywał się długoterminowy trend ubytku lodu.
To istotne również ze względu na sytuację lodowców zachodniej Antarktydy, w tym Lodowca Thwaites. Krótkotrwały wzrost masy we wschodniej części kontynentu nie oznaczał bowiem, że procesy prowadzące do utraty lodu na zachodzie zostały zatrzymane.
Winne były niezwykle obfite opady śniegu
Odpowiedź na pytanie o źródło dodatkowych setek miliardów ton okazała się stosunkowo prosta: śnieg.
We wschodniej Antarktydzie w analizowanym okresie występowały wyjątkowo intensywne opady. Kolejne warstwy śniegu pozostawały na powierzchni, zwiększając bilans masy lądolodu. Z czasem pod wpływem ciężaru następnych warstw śnieg może ulegać zagęszczeniu i przekształcać się w lód lodowcowy.
Przy powierzchni Antarktydy nie potrzeba przy tym spektakularnie grubej warstwy dodatkowego śniegu, aby osiągnąć setki miliardów ton. Nawet umiarkowana anomalia opadów, jeżeli obejmuje ogromny obszar, przekłada się na olbrzymi przyrost masy.
Analizy opadów oraz modele bilansu powierzchniowego zgadzały się z tym, co niezależnie pokazywały pomiary satelitarne. Pozostawało jednak ustalić, dlaczego właśnie w latach 2021-2023 wschodnia Antarktyda otrzymała tak dużą ilość śniegu.
Odpowiedź prowadziła tysiące kilometrów na północ.
Początek historii znajdował się nad tropikalnym oceanem
Badacze wskazali na zjawisko określane jako telekoneksja atmosferyczna. W uproszczeniu oznacza ono, że zmiana warunków atmosferycznych w jednym regionie może wywołać reakcję w bardzo odległej części świata.
W tym przypadku znaczenie miało wyjątkowo długotrwałe ocieplenie tzw. tropical warm pool – rozległego obszaru bardzo ciepłych wód obejmującego część zachodniego Pacyfiku i wschodniego Oceanu Indyjskiego.
W latach 2021-2023 powierzchnia morza w tym regionie pozostawała przez wyjątkowo długi czas cieplejsza niż w poprzednich dwóch dekadach. Anomalia wynosiła około 0,5 st. C.
Sama wartość może wydawać się niewielka, ale dla atmosfery istotna jest nie tylko temperatura wody. Cieplejszy ocean wpływa na ogrzewanie powietrza, konwekcję i miejsca, w których masy powietrza unoszą się w troposferze. Tak powstałe zaburzenia mogą następnie rozprzestrzeniać się na ogromne odległości.
Atmosfera przekazała sygnał aż do Antarktydy
Jednym z elementów tego mechanizmu były fale Rossby'ego. Nie są to fale przypominające te obserwowane na powierzchni morza. Chodzi o wielkoskalowe meandry w atmosferycznym przepływie powietrza, związane m.in. z obrotem Ziemi i zmianami siły Coriolisa.
Tego rodzaju zaburzenia mogą zmieniać położenie układów wysokiego i niskiego ciśnienia, wpływając na pogodę w miejscach oddalonych o tysiące kilometrów od źródła pierwotnej anomalii.
Modele wykorzystane przez naukowców wskazały, że sygnał związany z tropikalnym ociepleniem przemieszczał się w kierunku południowym. Nad wybrzeżem Antarktydy Wschodniej utrwalił się układ wysokiego ciśnienia, podczas gdy dalej na północ wystąpiła przeciwna anomalia.
W efekcie zmieniła się cyrkulacja atmosferyczna, a wraz z nią transport wilgoci w kierunku Antarktydy.
Nie cała dodatkowa wilgoć pochodziła z tropików
To jeden z ciekawszych elementów ustaleń badaczy. Można byłoby założyć, że cieplejszy tropical warm pool dostarczył bezpośrednio większość wody, która później spadła na Antarktydzie w postaci śniegu.
Tak jednak nie było.
Tropikalny ocean działał przede wszystkim jak „przełącznik” zmieniający cyrkulację atmosferyczną. Większa część dodatkowej wilgoci, która dotarła nad Ziemię Królowej Marii i Ziemię Wilkesa, pochodziła z położonych bliżej Antarktydy obszarów Oceanu Indyjskiego znajdujących się na średnich szerokościach geograficznych.
Naukowcy wykorzystali model pozwalający śledzić wodę parującą z poszczególnych fragmentów oceanu. W ten sposób mogli określić, skąd pochodziła wilgoć, która następnie trafiła nad analizowany sektor Antarktydy.
W typowych warunkach trzy istotne obszary Oceanu Indyjskiego i południowej Afryki odpowiadają łącznie za około 49 proc. opadów w tym regionie. W czasie nietypowego okresu z lat 2021-2023 zmieniona cyrkulacja atmosferyczna sprawiła, że wilgoć z tych obszarów była znacznie skuteczniej transportowana na południe.
Nie chodziło więc o gwałtowne zwiększenie parowania. Kluczowa była zmiana trasy, którą wilgoć przemieszczała się przez atmosferę.
„Rzeki atmosferyczne” dostarczyły wilgoć nad lądolód
W transporcie wody ważną rolę odegrały tzw. rzeki atmosferyczne. Są to długie, stosunkowo wąskie pasma powietrza przenoszące bardzo duże ilości pary wodnej.
Kiedy takie wilgotne masy powietrza docierają do Antarktydy, mogą zostać zmuszone do wznoszenia się nad wybrzeżem i lądolodem. Wraz ze wzrostem wysokości temperatura spada, para wodna się skrapla, a przy odpowiednich warunkach pojawiają się intensywne opady śniegu.
W badanym sektorze anomalia opadów sięgała około 0,3 mm dziennie. Sama liczba może nie robić dużego wrażenia, ale po przeliczeniu na powierzchnię liczoną w setkach tysięcy kilometrów kwadratowych daje ogromną ilość wody.
Rzeki atmosferyczne nie zawsze są jednak korzystne dla lądolodu. Ich wpływ zależy od tego, jakie masy powietrza transportują. Dostarczenie śniegu może zwiększać masę lądolodu, ale napływ wyjątkowo ciepłego powietrza może również sprzyjać topnieniu powierzchni i destabilizacji lodu szelfowego.
Czy Antarktyda rzeczywiście zaczęła się odbudowywać?
Najważniejszy wniosek z badania może być mniej spektakularny niż sama liczba 695 mld ton.
Wzrost masy Antarktydy z lat 2021-2023 nie oznacza odwrócenia długoterminowego trendu. Naukowcy interpretują go jako epizod związany z naturalną zmiennością atmosfery i oceanu.
Dłuższe okresy podwyższonej temperatury tropical warm pool pojawiały się również wcześniej. Obserwacje i historyczne symulacje sugerują, że podobne zdarzenia mogą występować mniej więcej raz na dekadę, po czym system atmosferyczny przechodzi w inny stan.
Dlatego wyjątkowy przyrost masy z początku lat 20. najprawdopodobniej należy traktować jako zjawisko przejściowe. Nie jest to dowód na trwałą odbudowę antarktycznego lądolodu ani powód do uznania, że wcześniejsze obserwacje jego długoterminowej utraty masy były błędne.
Wręcz przeciwnie – badanie pokazuje, jak silna może być naturalna zmienność klimatu i jak bardzo krótkoterminowe wahania mogą przysłaniać długofalowe procesy zachodzące na Antarktydzie.