Köszönjük, hogy feliratkozott az Eos Buzz-ra.

Az, hogy az antarktiszi jégtakaró hogyan fog reagálni az antropogén éghajlatváltozásra, nem egyszerű probléma, de pontos előrejelzésekre van szükség ahhoz, hogy a társadalmak felkészülhessenek az olyan hatásokra, mint a tengerszint emelkedése. Ehhez ismerni kell, hogy az Antarktisz mely területei fognak visszahúzódni, valamint a változás időtartamát és ütemét, ami viszont a Föld rendszerén alapuló valamennyi tudományág megfigyelési és modellezési ismereteinek integrálását igényli. A Reviews of Geophysics című folyóiratban nemrég megjelent cikk ezeket az információkat gyűjtötte össze, beleértve az antarktiszi jégtakaró kölcsönhatásait a légkörrel és az óceánnal, a jégtömeg változására adott szilárd földi választ, valamint a jég és az óceán múltbeli változásainak feljegyzéseit.

Milyen szerepet játszik az antarktiszi jégtakaró a globális éghajlati rendszerben?

Az antarktiszi jégtakaró szerves része a Föld éghajlati rendszerének. Felerősíti a Naptól kapott energia kis változásait, a globális tengerszintre és a szénciklus változásaira gyakorolt hatásain keresztül módosítja az éghajlatot, és fontos visszacsatolásokat irányít a légkörben, az óceánokban és a szilárd földben.

Hogyan módosítják a jégtakarók az éghajlatot és hogyan lépnek kölcsönhatásba vele. Credit: Redrawn from Wallmann et al.

A fehér kontinens peremén például, ahol a jég és az óceán találkozik, számos fontos éghajlati kölcsönhatás játszódik le. Nevezetesen, a felszíni óceán szezonálisan megfagy, és tengeri jég keletkezik, amely befolyásolja a bolygó fényvisszaverő képességét, támogatja a Déli-óceán fő ökoszisztémáit, és – olyan tényezőktől függően, mint a kontinentális talapzat alakja és a földön álló jéghegyek elhelyezkedése – befolyásolja az antarktiszi fenékvíz képződését, amely oxigénnel látja el a globális mély óceánt és a globális felborulásos cirkulációt hajtja.

A jégtakaró is reagál az éghajlat változásaira, például a Déli-óceánból a jég peremére történő hőátadás révén, amely a jégolvadást és a jéghegyek borjadzását hajtja. Az olvadékvíznek és a jéghegyeknek a Déli-óceánra gyakorolt későbbi hatása megváltoztatja az óceáni cirkulációt és a biológiai rendszereket, valamint a globális tengerszintet.

Hogyan reagál az antarktiszi jégtakaró a jelenlegi antropogén éghajlati kényszerre?

A kontinentális jég elvesztése az Antarktiszról az elmúlt két évtizedben felgyorsult, különösen a Nyugat-Antarktiszról, amely mintegy öt méteres tengerszint-emelkedési potenciállal rendelkezik. A legveszélyeztetettebb régiók közé tartoznak a Nyugat-Antarktisz nagy kifolyó gleccserei (például a Pine Island és a Thwaites) és az Antarktiszi-félsziget, ahol az olvadást mind a légköri, mind az óceáni áramlási minták változása okozta.

A Nyugat-Antarktisz különösen érzékeny az óceán hőmérsékletének emelkedésére, mivel a földjég alacsonyan fekvő medencékben, több ezer méterrel a tengerszint alatt helyezkedik el. Mivel a jég a légköri hőmérséklet-változásokhoz képest viszonylag lassan reagál, az antropogén éghajlatváltozásra adott jelenlegi válasz az Antarktisz ezen szektorának tengerszint-emelkedésére vonatkozó hosszú távú kötelezettségvállalását határozza meg, bár továbbra is kérdéses a jövőbeli jégveszteség időzítése és esetleges nagysága.

A Kelet-Antarktisz szintén jelentős alacsonyan fekvő medencéket tartalmaz, amelyek érzékenyek az óceáni kényszerekre. Ezek a medencék mintegy 20 méteres tengerszint-emelkedési potenciállal rendelkeznek. Néhány kelet-antarktiszi medence közelmúltbeli óceáni eredetű olvadását más szektorokban megnövekedett hóesés ellensúlyozta, és az éghajlati változékonyság szerepe bonyolítja a tömegveszteség előrejelzéseit.

Az antarktiszi jégtakaró viselkedése a múltbeli éghajlatváltozásra adott válaszként jelzi, hogyan reagálhat a jövőbeli éghajlatváltozásra?

Igen. A jégtakaró múltbeli klímaváltozásra adott reakciójának feljegyzései betekintést nyújthatnak az antarktiszi jégtakaró változásában és a kapcsolódó tengerszint-emelkedésben szerepet játszó kritikus folyamatokba. Például arra használták őket, hogy javítsák, hogyan reprezentálják a fizikai folyamatokat a jégtakaró visszahúzódását szimuláló modellekben.

A jelenlegi klímaváltozás üteme sokkal nagyobb, mint a természetes éghajlati kényszerrel jellemezhető korábbi időszakokban megfigyeltek. A múltbeli gyors tengerszint-emelkedési eseményeket azonban általában évszázadonként (2 σ) akár 1,4 méteres sebességgel jellemezték (Grant et al. ; Grant et al. ), ami magasabb, mint az IPCC 2013-as 5. értékelésének a 2100-ig várható globális tengerszint-emelkedésre vonatkozó becslése. Ez azt sugallja, hogy az antropogén éghajlati kényszer hatására bekövetkező tengerszint-emelkedés előre jelzett ütemét felfelé kell módosítani.”

Az Antarktisz jövőbeli viselkedésére vonatkozó előrejelzésekbe vetett bizalom növelésének kulcsa a fizika és a jégfolyamatok pontos megjelenítése a jégtakaró modellekben, amelyhez a jégtakaró jelenkori és múltbeli reakciói szolgáltatnak információt.

Ez azért is fontos, hogy a jégtömeg hosszú távú történetét behatárolják, mert ez feltárja, hogyan reagál a szilárd föld a jégtakaró alatt, ami tompíthatja vagy felerősítheti a jégtakarónak az éghajlatváltozásra adott válaszát.

Jéghegy a Vincennes-öböl közelében, Kelet-Antarktisz. Az éghajlat felmelegedése felgyorsíthatja a vízbetörést és a jéghegyek borjadzását, ami hatással lehet az antarktiszi jégtakaró stabilitására. Credit: Felicity McCormack

Meg lehet-e pontosan becsülni, hogy az antarktiszi jégtakaró miatt mennyit változhat a globális tengerszint?

Az, hogy mekkora tengerszint-emelkedésre számíthatunk az antarktiszi jégtakaró olvadása miatt, pontos becslések attól függ, hogy mennyire értjük a jégtakaró elvesztését előidéző fizikai folyamatokat, az éghajlati kényszer (pl., az üvegházhatású gázok jövőbeli koncentrációjától), valamint a szilárd földi reakcióktól.

A jég, az óceán és a szilárd föld közötti dinamikus folyamatok és kölcsönhatások kellően finom térbeli és időbeli felbontású megragadása az egész kontinensre kiterjedően különleges technikai és számítási kihívásokkal jár. Az elmúlt öt év modellezési tanulmányai 0,15 métertől 0,4 méterig, sőt 1 méterig terjedő becsléseket adtak az Antarktisz hozzájárulására a tengerszint emelkedéséhez a következő évszázadban.

Ez a tartomány különbségekről árulkodik a jégtakaró összeomlásának időzítésében, az e folyamatok hátterében álló fizikában és a jégtakaróra ható éghajlati kényszerben, és rávilágít arra, hogy csökkenteni kell a modell-előrejelzések hangolásához használt paleo tengerszintbecslések bizonytalanságát.

A tengerszint jövőbeli emelkedésének tervezésénél figyelembe kell venni azt is, hogy az Antarktiszról származó olvadékvíz nem egyenletesen fog eloszlani a Föld felszínén. A tengerszint emelkedése erősen regionális lesz, attól függően, hogy az Antarktiszon hol következik be a jégveszteség, valamint a gravitációval, a Föld forgásával és a globális szilárd-földi reakcióval kapcsolatos hatásoktól.

Melyek voltak a közelmúlt legjelentősebb előrelépései az antarktiszi jégtakaró folyamatainak és viselkedésének megértésében?

A Közép-antarktiszi lemez krioszférikus fejlődésének vizsgálata (ICECAP) projekt repülése a Totten jégtakaró felett, Kelet-Antarktiszon. A jégtakaró aerogeofizikai felmérései, mint amilyeneket az ICECAP is végez, fényt deríthetnek arra, hogyan fejlődik a jégtakaró az éghajlati változékonyság és változás hatására. Credit: Felicity McCormack

A Föld kérgének és felső köpenyének a jégtömeg változásaira adott válaszának modellezése és megfigyelése terén jelentős előrelépés történt. Ez nagyban hozzájárult a jelenlegi jégtakaró tömegegyensúlyának megértéséhez és a gleccserek visszahúzódásának területi különbségeinek magyarázatához az utolsó eljegesedés során.

A Föld belső szerkezetének új megfigyelései a gyors évtizedes-centenáriumi válaszidőskálákkal, valamint a Föld Antarktisz alatti szerkezetének reálisabb 3 dimenziós modelljeinek beépítésével alátámasztották a Föld belső szerkezetének gyors, évtizedes-centenáriumi válaszidőskálákkal történő lassítását célzó mechanizmust, különösen Nyugat-Antarktisz régióiban, ahol a litoszféra gyorsan képes alkalmazkodni.

Az Antarktisz viselkedésére vonatkozó új, nagy időbeli felbontású tengeri és jégmag-felvételekből származó megfigyelések az éghajlat felmelegedésének korábbi időszakaiban azt mutatják, hogy a jégtakaró rövid (évszázados) időskálán gyorsan és drámaian reagálhat az óceáni és légköri kényszerekre.

Ezek a felvételek betekintést nyújtanak a jég-óceán-légkör rendszer közötti kölcsönhatásokba és a Déli-óceán olvadékvíz-visszacsatolásába. Más bizonyítékok arra utalnak, hogy a Kelet-Antarktisz tengeri alapú részei érzékenyek a mai klímaváltozáshoz képest gyengébb klímaváltozásra az utolsó interglaciális időszak és a korábbi, 1-2 Celsius-fokos felmelegedéssel járó interglaciálisok során.

Melyek azok a megoldatlan kérdések, ahol további kutatásokra, adatokra vagy modellezésre van szükség?

Az egyik fő kérdés a következő: Milyen gyorsan fog olvadni az antarktiszi jégtakaró a jövőben? A válasz a Föld rendszerei közötti kölcsönhatásokat pontosan megragadó, kapcsolt modellek kifejlesztésén múlik.

A megfigyelések segítenek a jelenlegi és múltbeli éghajlati tendenciákról – beleértve az éghajlati változékonyság és változás kimutatását és tulajdonítását -, a jég dinamikus folyamatai és a Föld rendszerei közötti kölcsönhatások modellreprezentációjának megalapozásáról és igazolásáról.

A probléma megoldásához nagy felbontású batimetriai adatokra van szükségünk az antarktiszi jégtáblák körül, az óceán állapotának folyamatos méréseire, a jégtábla különböző szektorainak múltbeli tengerszint-emelkedési hozzájárulásának jobb becslésére, a jégtábla-óceán kölcsönhatásokat megragadó modellekre és e rendszerek időbeli fejlődésére.

Konkrétan, az antarktiszi változások megértése a Kelet-Antarktisz tömegváltozásainak részletes megértésétől függ, és hogy ezek hogyan fognak változni az éghajlat melegedése miatt. A Kelet-Antarktisz tömegegyensúlyára vonatkozó megfigyelések nagy eltéréseket mutatnak, egyes területek tömege növekszik, más területek pedig veszítenek. A változások kimutatása és tulajdonítása azonban nehézkes, mert a tömegmérleg becslésekben nagy a bizonytalanság a változékonyság és a trendek jellemzéséhez szükséges megfigyelések csekély száma, valamint az alacsony jel-zaj viszony (alacsony csapadékmennyiség) miatt.

A többi nyitott kérdés a következő: Milyen hatással van az antarktiszi olvadékvíz az éghajlatra? Milyen visszacsatolások kapcsolódnak az antarktiszi olvadékvíz kibocsátásához a Déli-óceán felső részének rétegződésére, a tengeri jégre és a felszín alatti óceáni hőfelhalmozódásra, valamint a Déli-óceán felboruló cirkulációjára és a tágabb értelemben vett ökoszisztéma-reakciókra? Melyek a gyors, visszafordíthatatlan jégtömegvesztés fordulópontjai? Melyek a jégtakaró és más földi rendszerek (óceán, légkör, szilárd föld) közötti kapcsolt visszacsatolások, amelyek fokozhatják vagy csökkenthetik a jégtömeg-veszteséget? És hogyan fogja a szilárd földi visszahatás módosítani a jégkorszakok visszahúzódásának időskáláját? Végül, a jég áramlásának fizikai ábrázolása a modellekben az alapkörnyezet ismeretére támaszkodik, amelyet nehéz megfigyelni, és további bizonytalanságokhoz vezet, például a szubglaciális hidrológia jégdinamikát módosító szerepét illetően.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.