Ocieplające się wody oceaniczne topią lodowiec szelfowy Rossa na Antarktydzie w coraz szybszym tempie, co podkreśla trend wynikający z klimatu, mający wpływ na globalny poziom mórz i modelowanie klimatu.
Nowe badania po raz pierwszy ujawniają, jak ocieplające się wody oceaniczne nasiliły topnienie głównego szelfu lodowego Antarktyki w ciągu ostatnich 40 lat.
Naukowcy z Uniwersytetu Anglii Wschodniej (UEA) twierdzą, że badanie – będące wynikiem przypadkowego utknięcia ich autonomicznego Seaglidera pod lodowcem szelfowym Rossa – sugeruje, że liczba ta prawdopodobnie będzie się jeszcze pogłębiać, w miarę jak zmiany klimatyczne będą napędzać ciągłe ocieplanie oceanów.
Szybowiec o nazwie Marlin został zwodowany w grudniu 2022 roku do Morza Rossa z krawędzi lodu morskiego. Wyposażony w szereg czujników gromadzących dane na temat procesów oceanicznych ważnych dla klimatu, zaprogramowano go do podróży na północ, na otwarte wody.
Jednak Marlin został złapany przez prąd płynący na południe i wciągnięty do wnęki szelfu lodowego, gdzie pozostawał z włączonymi czujnikami przez cztery dni, zanim ponownie się wynurzył. W tym czasie „zagubiony” szybowiec wykonał 79 nurkowań, dokonując pomiarów wody w jamie do głębokości 200 metrów, aż do podstawy znajdującego się nad nią szelfu lodowego.
Wtargnięcie ciepłej wody i topnienie szelfu lodowego
Naukowcy ze Szkoły Nauk o Środowisku UEA zaobserwowali „wtargnięcie” stosunkowo ciepłej wody o grubości 50 metrów, która przedostała się do jamy z pobliskiej otwartej wody. Temperatura wody wahała się od -1,9°C do cieplejszej -1,7°C pod lodem.
Późniejsza ponowna analiza wszystkich dostępnych pomiarów pokazuje, że ciepło transportowane do jamy wzrosło w ciągu ostatnich 45 lat, najprawdopodobniej z powodu ocieplenia Morza Rossa w wyniku zmian klimatycznych. Wyniki publikuje się w czasopiśmie Postęp nauki.
„Chociaż wzrost temperatury – cztery tysięczne stopnia rocznie – może nie wydawać się aż tak duży, może prowadzić do około 20 do 80 cm dodatkowej utraty lodu rocznie w ciągu 45 lat, które analizujemy” – wyjaśnia główny autor, dr Petera Sheehana.
„Odkryliśmy, że wody w miejscu intruzji były wystarczająco ciepłe, aby stopić spód szelfu lodowego, w przeciwieństwie do wód o temperaturze zamarzania, które prawdopodobnie wyparły. Nowością jest to, że możemy śledzić ciepłą wodę praktycznie z otwartych wód Morza Rossa na froncie lodowym, z powrotem do jamy. Nie widzieliśmy wcześniej żadnego z takich włamań bezpośrednio.”
Dr Sheehan dodał: „Nie planowano wyprawy do jamy pod szelfem lodowym Rossa i zwykle nie jest możliwe zmierzenie tego obszaru szelfu lodowego: nie można celowo wysyłać instrumentów tak blisko spodu szelfu lodowego, to zbyt ryzykowne.”
Szelfy lodowe otaczające Antarktydę są wystawione na działanie ciepła oceanu poprzez obszar ich spodniej części, która unosi się nad morzami szelfowymi kontynentu, a topnienie powodowane przez ocean, które zachodzi u podstawy lodu, jest największą przyczyną powstawania masy lodowej Antarktyki strata.
Chociaż topnienie pływającego lodu samo w sobie nie podnosi znacząco poziomu morza, szelfy lodowe spowalniają przepływ lodu lądowego w kierunku morza, stabilizując w ten sposób pokrywę lodową Antarktyki; ich przerzedzenie i rozpad przyspieszyłoby dostarczanie lodu lądowego do oceanu i przyspieszyłoby globalny wzrost poziomu morza.
Wpływ transportu ciepła Ekmana
Jednym z procesów, który może napędzać ciepłą wodę powierzchniową pod lodowcem szelfowym Rossa, jest wiatr. Pewne wzorce wiatrów prowadzą do przepływu na południe w powierzchni oceanu i do wnęki szelfu lodowego.
Te napędzane wiatrem przepływy powierzchniowe oceanu nazywane są prądami Ekmana i, jak w przypadku każdego prądu oceanicznego, wiąże się z nimi transport ciepła. Ponieważ jest to proces zachodzący na powierzchni oceanu, ciepło to jest natychmiast dostępne do stopienia pokrywającego go lodu: nie musi czekać, aż zmiesza się w górę z podstawą lodu.
Transport ciepła Ekmana jest szczególnie istotny dla klimatologów, ponieważ oceany pochłaniają i redystrybuują większość ciepła Ziemi. Zmiany w tym systemie mogą mieć głęboki wpływ na pogodę, poziom mórz i globalne trendy temperaturowe.
Doktor Sheehan i współautorka, prof. Karen Heywood, wykorzystali długoterminowe pomiary temperatury wiatru i oceanu – w połączeniu z modelem mającym na celu wypełnienie luk przestrzennych i czasowych w zapisie – do obliczenia siły transportu ciepła Ekmana na południe w ciągu ostatnich 45 lat. Odkryli, że ciepło transportowane do wnęki przez prądy Ekmana wzrosło.
Zmienność z roku na rok jest napędzana przez wiatr. Jednak tendencja do większego transportu ciepła do jamy jest prawdopodobnie powiązana z ociepleniem Morza Rossa – ponieważ woda się ociepliła, dzisiejsze wiatry będą transportować do jamy więcej energii cieplnej niż wiatry o porównywalnej sile w przeszłości.
Profesor Heywood powiedział: „Rozsądne wydaje się oczekiwanie, że wielkość strumienia ciepła Ekmana i powodowanego przez niego topnienia jeszcze bardziej wzrosną, w miarę jak zmiany klimatyczne będą napędzać dalsze ocieplanie oceanów. Tendencja ta jest problemem sama w sobie.
„Wpływ wtargnięć wód powierzchniowych, wraz z trendami i zmiennością dynamiki Ekmana, które mogą je napędzać, należy uwzględnić w modelach klimatycznych, zwłaszcza biorąc pod uwagę ciągłą niepewność co do reakcji lądowego lodu Antarktyki na zmiany klimatyczne”.
Po raz pierwszy proces ten został zbadany przy użyciu długoterminowego, obejmującego wiele dekad zbioru danych. Wcześniejsze zrozumienie wtargnięć do wód powierzchniowych opierało się głównie na porównaniach hydrografii na wodach otwartych, na przykład ze statków, obserwacjach z oznakowanych fok i miejsc do cumowania pod lodem rozmieszczonych w jamie.
Odniesienie: „Strefa czołowa szelfu lodowego Rossa poddana rosnącemu topnieniu przez wody powierzchniowe oceanu”, Peter MF Sheehan i Karen J. Heywood, 8 listopada 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.ado6429
Badanie zostało sfinansowane przez brytyjską Radę ds. Badań nad Środowiskiem Naturalnym, amerykańską Narodową Fundację Nauki oraz program Horyzont 2020 Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych.
