Antarktydzie przybyło lodu. Winny znaleziony tysiące kilometrów dalej

Przez prawie dwa lata z Antarktydą działo się coś, co na pierwszy rzut oka zupełnie nie pasuje do opowieści o topniejących lodowcach. Masa lądolodu zaczęła rosnąć, a gigantyczne opady śniegu na wschodzie kontynentu zdołały nawet zrównoważyć straty zachodzące po drugiej stronie Antarktydy. Teraz naukowcy odtworzyli cały łańcuch zdarzeń. Zaczyna się tysiące kilometrów dalej, nad tropikalnym oceanem.

Najpierw w ogóle ustalmy, o jakim lodzie tak właściwie mówimy. Nie chodzi o sezonowy lód morski, który zamarza na powierzchni Oceanu Południowego i później ponownie się kurczy. Badanie dotyczy lądolodu Antarktydy, czyli ogromnej masy lodu spoczywającej na stałym lądzie. To właśnie jego ubytek podnosi poziom oceanów.

Satelity GRACE i GRACE-FO mierzą bardzo niewielkie zmiany ziemskiego pola grawitacyjnego, dzięki czemu naukowcy mogą określić, gdzie na powierzchni planety przybywa lub ubywa ogromnych ilości masy. W przypadku Grenlandii i Antarktydy technika pozwala wręcz ważyć lądolody.

Długoterminowy wynik pozostaje jednak jednoznaczny. W latach 2003-2024 Antarktyda traciła średnio około 140,5 mld ton lodu rocznie. Później na wykresie pojawiło się jednak potężne odbicie. Od lipca 2021 do kwietnia 2023 r. masa antarktycznego lądolodu wzrosła o około 695 mld ton względem stanu z początku tego okresu. Był to największy przyrost zanotowany podczas 22 miesięcy w ponad 20-letnim okresie obserwacji satelitarnych.

To naprawdę ogromna liczba. Ale jeszcze ciekawsze jest miejsce, w którym pojawił się dodatkowy lód.

Antarktyda nie zaczęła nagle rosnąć równomiernie. Największa zmiana wystąpiła we wschodniej części kontynentu, przede wszystkim na Ziemi Królowej Marii i Ziemi Wilkesa. Ten sektor zyskał około 470,3 mld ton, czyli mniej więcej 68 proc. całego przyrostu z lat 2021-2023.

Antarktyda Zachodnia w tym samym czasie nie została cudownie uratowana. Region Ziemi Marii Byrd nadal kontynuował długoterminową utratę masy. To bardzo ważne w kontekście Lodowca Thwaites. Na Spider’s Web opisywaliśmy w tym roku wyprawę badaczy, którzy założyli bazę bezpośrednio na tym szybko cofającym się lodowcu. Ciepła woda oceaniczna nadal dociera pod jego spód i podmywa lód od strony morza. Nowy śnieg po przeciwnej stronie kontynentu nie zatrzymał tego procesu. Było go po prostu tak dużo, że w bilansie całej Antarktydy potrafił chwilowo przykryć straty zachodzące na zachodzie.

Skąd wzięło się prawie 700 mld ton dodatkowej masy? Głównie z nieba. We wschodniej Antarktydzie wystąpiły niezwykle intensywne opady śniegu. Padało na tyle dużo, że bilans powierzchniowy lądolodu gwałtownie wzrósł. Śnieg spada na powierzchnię, pozostaje tam, kolejne warstwy go przykrywają, a z czasem ciężar następnych opadów ściska go i stopniowo przekształca w lód lodowcowy.

Dla ogromnego lądolodu nie trzeba nawet niewiarygodnie grubej warstwy śniegu na całym kontynencie. Wystarczy duża dodatnia anomalia na gigantycznej powierzchni, żeby w bilansie pojawiły się setki miliardów ton. Naukowcy sprawdzili dane dotyczące opadów i modele bilansu masy powierzchniowej. Wyniki bardzo dobrze pokrywały się ze zmianami masy widzianymi przez satelity. Pozostawało więc trudniejsze pytanie: dlaczego akurat wtedy nad wschodnią Antarktydą zaczęło padać tak dużo? Odpowiedź nie czekała jednak przy samym biegunie.

Badacze zwrócili uwagę na tzw. tropical warm pool. To ogromny obszar wyjątkowo ciepłej wody obejmujący część zachodniego Pacyfiku i wschodniego Oceanu Indyjskiego. Temperatura powierzchni morza jest tam jedną z najwyższych na Ziemi, dlatego region odgrywa ogromną rolę w globalnej cyrkulacji atmosferycznej.

W latach 2021-2023 warm pool pozostawał przez wyjątkowo długi czas cieplejszy, niż podczas poprzednich dwóch dekad. Anomalia temperatury powierzchni wynosiła około 0,5 st. C. Pół stopnia na mapie oceanu nie brzmi szczególnie widowiskowo, jednak w atmosferze nie liczy się tylko lokalna temperatura. Cieplejsza powierzchnia oceanu intensywniej ogrzewa powietrze nad sobą, zmienia konwekcję i miejsca, w których ogromne masy powietrza unoszą się w górę. A takie zaburzenie w tropikach może zostać przekazane tysiące kilometrów dalej.

Naukowcy opisują ten mechanizm jako telekoneksję atmosferyczną. Zmiana pogody w jednym regionie może wpływać na układ ciśnienia i wiatrów znajdujący się bardzo daleko. W tym przypadku trwałe ogrzanie tropical warm pool uruchamiało zaburzenia w górnej troposferze i generowało falę Rossby'ego.

Fale Rossby'ego są gigantycznymi falami w przepływie atmosferycznym wynikającymi m.in. z obrotu Ziemi i zmian siły Coriolisa wraz z szerokością geograficzną. Nie należy wyobrażać sobie normalnej fali biegnącej po wodzie. To raczej ogromne meandry atmosferycznego przepływu, które mogą przesuwać układy wysokiego i niskiego ciśnienia oraz wpływać na pogodę tysiące kilometrów od miejsca, w którym powstały.

W modelach badaczy sygnał wygenerowany w tropikach rozchodził się w kierunku południowych szerokości geograficznych. Nad wybrzeżem Antarktydy Wschodniej powstała wtedy uporczywa anomalia wysokiego ciśnienia, podczas gdy dalej na północ, w kierunku Australii, pojawiała się przeciwna anomalia. I właśnie to ustawienie atmosferycznej układanki skierowało wilgoć w odpowiednim kierunku.

Tu pojawia się najbardziej interesujący szczegół całego badania. Można byłoby założyć, że skoro tropical warm pool był wyjątkowo ciepły, to dodatkowy śnieg na Antarktydzie powstał po prostu z większej ilości wody wyparowanej właśnie stamtąd. Tak jednak nie było.

Ocieplenie tropikalnego oceanu było przede wszystkim przełącznikiem zmieniającym cyrkulację atmosfery. Większość dodatkowej wilgoci dostarczanej nad Ziemię Królowej Marii i Ziemię Wilkesa pochodziła z położonych bliżej Antarktydy, ale nadal odległych obszarów Oceanu Indyjskiego na średnich szerokościach geograficznych.

Naukowcy wykorzystali model, w którym można wirtualnie oznaczy wodę parującą w różnych regionach oceanu, a później śledzić jej drogę przez atmosferę. Pozwoliło to ustalić źródła opadów niemal tak, jakby każda porcja pary wodnej dostała własny znacznik. W normalnych warunkach trzy ważne obszary Oceanu Indyjskiego i południowej Afryki odpowiadają łącznie za około 49 proc. opadów trafiających do analizowanego sektora Antarktydy.

Podczas anomalii z lat 2021-2023 zmieniona cyrkulacja zaczęła znacznie skuteczniej prowadzić tamtejszą wilgoć na południe. Nie chodziło więc o to, że ocean nagle parował niewiarygodnie mocno. Atmosfera po prostu wytyczyła parze wodnej nową autostradę.

Dużą rolę odegrały tu rzeki atmosferyczne. To długie i stosunkowo wąskie pasma wyjątkowo intensywnego transportu pary wodnej. Potrafią przenosić ogromne ilości wilgoci z cieplejszych części oceanu w kierunku wysokich szerokości geograficznych.

Gdy trafiają nad Antarktydę, wilgotne powietrze jest zmuszane do unoszenia się nad wybrzeżem i lądolodem. Ochładza się, para kondensuje i może powstać bardzo intensywny opad śniegu. Zmiana układów ciśnienia w latach 2021-2023 sprzyjała właśnie takim trasom.

W analizowanym sektorze anomalia opadów dochodziła do około 0,3 mm dziennie. Przy powierzchni mierzonej w setkach tysięcy kilometrów kwadratowych robi się z tego astronomiczna ilość wody.

Rzeki atmosferyczne są przy tym zjawiskiem dość przewrotnym. Mogą zwiększać masę lądolodu, dostarczając śnieg, ale jeśli niosą wyjątkowo ciepłe powietrze, potrafią również przyspieszać topnienie powierzchni i destabilizować lód szelfowy. Nie wystarczy więc powiedzieć: więcej wilgoci równa się więcej lodu.

Przeczytaj także:

Taki wykres jest wręcz stworzony do błędnej interpretacji. Skoro między 2021 i 2023 r. Antarktydzie przybyło niemal 700 mld ton lodu, można wyciągnąć wygodny wniosek, że wcześniejsze prognozy były błędne. Problem w tym, że nowe badanie mówi praktycznie coś odwrotnego.

Autorzy znaleźli krótkotrwałą naturalną zmienność nakładającą się na długoterminowy trend. Podobne wieloletnie okresy ogrzania tropical warm pool pojawiają się w obserwacjach i historycznych symulacjach mniej więcej raz na dekadę. Po nich układ wraca do innego stanu. Dlatego badacze oceniają, że przyrost lodu z początku lat 20. jest najprawdopodobniej przejściowy, a nie początkiem trwałej odbudowy lądolodu.

*Źródło zdjęcia wprowadzającego: svanesameyer, pixabay