Niewidzialne megafale po upadku góry lodowej
Wyobraź sobie fale wysokie jak wieżowiec, przemierzające wąskie fiordy w ciemnościach podwodnego świata. Nowe pomiary z wykorzystaniem kabli światłowodowych ujawniają, że te ukryte prądy sprawiają, iż lodowce znikają znacznie szybciej, niż do tej pory zakładały modele klimatyczne.
Gdy myślimy o topniejących lodowcach, przychodzi nam na myśl ciepłe letnie powietrze i schnący śnieg. Na Grenlandii dzieje się jednak coś zupełnie innego. Kiedy od krawędzi lodowca odrywa się ogromna płyta lodu i spada do morza, do wody trafia olbrzymia ilość energii.
Ten moment nie kończy się jedynie efektownym pluskiem na powierzchni. Pod wodą rodzi się seria ukrytych fal — zwanych falami wewnętrznymi — które przemierzają fiord niczym ciche tsunami. Badacze z Uniwersytetu w Zurychu opisują, że fale te mogą osiągać od kilkudziesięciu do kilkuset metrów wysokości, co odpowiada budynkowi liczącemu dziesiątki pięter.
Co istotne, fale te nie poruszają się po powierzchni, lecz na granicy warstw wody o różnej temperaturze i gęstości. Dokładnie tam, gdzie stosunkowo ciepła, słona woda zderza się z zimniejszym, lżejszym wodą roztopową spływającą z lodowca.
Każda spadająca góra lodowa działa jak podwodna eksplozja, która kompletnie miesza wody fiordu i wpycha ciepłą wodę pod ścianę lodowca.
To intensywne mieszanie powoduje, że cieplejsza głęboka woda nieustannie styka się z podstawą lodowca. Ściana lodowa staje się mniej stabilna, łatwiej się kruszy — i w ten sposób powstaje efekt domina: jedna odpadająca góra lodowa zwiększa prawdopodobieństwo kolejnego zawalenia.
Światłowód jako gigantyczny podwodny mikrofon
Do niedawna ten proces pozostawał praktycznie niewidoczny. Satelity rejestrują zmiany na powierzchni lodu, ale nie to, co dzieje się setki metrów głębiej. Klasyczne boje pomiarowe również dostarczają jedynie fragmentarycznego obrazu sytuacji.
Dlatego międzynarodowy zespół badawczy sięgnął po zupełnie inne rozwiązanie. W jednym z fiordów w południowej Grenlandii, przy lodowcu Eqalorutsit Kangilliit Sermiat, ułożono na dnie morskim dziesięciokilometrowy kabel światłowodowy. Nie po to, by przesyłać internet — lecz jako precyzyjne narzędzie naukowe.
Dzięki technice zwanej Distributed Acoustic Sensing kabel zamienia się w tysiące niezależnych czujników. Impulsy laserowe biegną przez włókno, a minimalne rozciągnięcia lub drgania szkła są odbijane z powrotem. W ten sposób uzyskuje się ciągły pomiar:
- drgań wody i dna morskiego
- przejścia fal na różnych głębokościach
- drobnych zmian temperatury wzdłuż kabla
Z tego strumienia danych naukowcy wyodrębnili wyraźny wzorzec. Po każdym zdarzeniu cielenia się lodu najpierw pojawiają się zwykłe fale powierzchniowe, które dość szybko wygasają. Następnie nadciąga druga generacja fal wewnętrznych, przemierzających fiord przez wiele godzin i wielokrotnie mieszających kolejne warstwy wody.
Centymetr na falę, nawet metr dziennie
Korzystając z pomiarów i obliczeń modelowych, naukowcy oszacowali, ile lodu znika przy każdej fali. Wynik jest zatrważający: jeden cykl fal wewnętrznych może strawić około centymetra lodu. Ponieważ cykl ten powtarza się wielokrotnie, straty szybko się kumulują.
W przypadku aktywnych lodowców, gdzie niemal codziennie odrywają się wielkie bryły lodu, podwodne topnienie może sięgać blisko metra dziennie. To tempo zbliżone do prędkości, z jaką sam lodowiec przesuwa się ku morzu.
Okazuje się, że podwodne topnienie to nie drobny szczegół — to czynnik, który w niektórych modelach był niedoszacowany nawet stukrotnie.
Dla badanego lodowca oznacza to ogromne ilości. Eqalorutsit Kangilliit Sermiat odprowadza rocznie do oceanu szacunkowo 3,6 kilometra sześciennego lodu — niemal trzykrotnie więcej niż łączna masa lodowca Rodanu w Alpach.
Lodowce, które same przyspieszają własny zanik
Nowe odkrycia rysują mniej przejrzysty, ale bardziej wiarygodny obraz grenlandzkiej pokrywy lodowej. Nie chodzi już tylko o lód topniejący pod wpływem cieplejszego powietrza czy oceanu. Lodowce same wzmacniają proces, który powoduje ich cofanie się.
Każda zawalająca się ściana lodowa:
- uruchamia serię fal wewnętrznych
- wywołuje dodatkowe mieszanie ciepłej i zimnej wody
- przyspiesza topnienie u podstawy lodu
- zwiększa prawdopodobieństwo kolejnego oderwania bryły
Badacze mówią zatem o swoistej pętli samowzmacniającej. Lodowiec nie jest jedynie ofiarą ocieplenia — staje się aktywnym uczestnikiem własnej degradacji. To sprawia, że przyszłość tak zwanych lodowców morskich, których czoła kończą się bezpośrednio w morzu, jest wyjątkowo niepewna.
Od grenlandzkiego fiordu do globalnego poziomu morza
To, co dzieje się w jednym odległym fiordzie, nie pozostaje sprawą lokalną. Grenlandia jest jednym z największych naturalnych „magazynów lodu" na Ziemi. Gdyby cała pokrywa lodowa zniknęła, globalny poziom mórz podniósłby się o około siedem metrów. Taki scenariusz nie grozi w ciągu najbliższych dekad, ale nawet częściowe przyspieszenie topnienia niesie ze sobą poważne konsekwencje.
Więcej wody roztopowej w Oceanie Północnoatlantyckim zmienia gęstość i cyrkulację wód morskich. Wielkie prądy oceaniczne, takie jak Golfsztrom, są na te zmiany bardzo wrażliwe. Przekształcenia w tych prądach wpływają na wzorce opadów, trajektorie burz i temperatury na półkuli północnej — w tym w Europie.
To, co dzieje się pod powierzchnią wody przy Grenlandii, może w perspektywie długoterminowej decydować o tym, ile linii brzegowej trzeba będzie chronić lub poświęcić.
Dla krajów nadmorskich z rozbudowaną siecią wałów, polderów i wrażliwych delt każda dodatkowa dekada przyspieszonego topnienia to sygnał, by zawczasu sięgnąć po odpowiednie środki: wyższe wały, inne decyzje przestrzenne lub szybszą redukcję emisji CO₂.
Dlaczego fale wewnętrzne są tak potężne
Fale wewnętrzne nie są zjawiskiem wyłącznie grenlandzkim. Pojawiają się wszędzie tam, gdzie warstwy wody o różnej gęstości przesuwają się względem siebie — na przykład w tropikalnych morzach czy głębszych jeziorach. W fiordach z lodowcami dochodzi do tego jeszcze jeden czynnik destabilizujący: spadające masy lodu.
Ponieważ fale te rozgrywają się głęboko pod powierzchnią, wydają się niegroźne. Niosą jednak ogromną energię. Ich prędkość i wysokość zależą od kilku kluczowych czynników:
| Czynnik | Wpływ na fale wewnętrzne |
|---|---|
| Różnica temperatury między warstwami wody | Większa różnica oznacza silniejsze fale i intensywniejsze mieszanie |
| Rozmiar spadającej góry lodowej | Większa masa dostarcza więcej energii i generuje wyższe fale |
| Kształt i głębokość fiordu | Wąski i głęboki fiord wzmacnia ruch falowy i zatrzymuje energię |
| Częstotliwość cielenia się lodu | Liczne załamania w krótkich odstępach tworzą niemal ciągłą „podwodną burzę" |
Mierząc wszystkie te czynniki przy pomocy światłowodów i dodatkowych instrumentów, naukowcy mogą precyzyjniej przewidzieć, które lodowce cofną się najszybciej. To z kolei pozwala na dokładniejsze regionalne prognozy zmian poziomu morza.
Nowa technika pomiarowa, nowe pytania
Zastosowanie światłowodu jako czujnika otwiera zupełnie nowe pole badań. Istniejące podmorskie kable telekomunikacyjne mogłyby teoretycznie być odczytywane w ten sam sposób. Bez dodatkowych boi czy kosztownej infrastruktury powstawałoby w ten sposób globalne „ucho" na dnie oceanów, mapujące trzęsienia ziemi, prądy i podwodne fale.
Dla badań klimatycznych oznacza to zarówno nowe możliwości, jak i nowe wyzwania. Jeśli podwodne procesy topnienia okażą się równie intensywne w wielu innych miejscach co w grenlandzkim fiordzie, liczne modele lodowe będą musiały zostać zrewidowane. Może się okazać, że dotychczasowe szacunki przyszłego wzrostu poziomu mórz były zaniżone.
Dla tych, którym pojęcia takie jak „fala wewnętrzna" czy „Distributed Acoustic Sensing" brzmią abstrakcyjnie, pomocna jest prosta analogia. Wyobraź sobie jezioro z cienką warstwą zimnej wody na górze i cieplejszą wodą poniżej. Wrzuć do niego głaz. Powstaną nie tylko zmarszczki na powierzchni — wewnątrz jeziora warstwy wody również zaczną falować i przesuwać się względem siebie. Na Grenlandii tym głazem jest bryła lodu wielkości bloku mieszkalnego, a jezioro łączy się bezpośrednio z oceanem.
Turyści stojący kiedyś na krawędzi grenlandzkiego fiordu i obserwujący upadek góry lodowej powinni wiedzieć, że dzieje się tam coś więcej niż tylko widowiskowy moment do sfotografowania. Za grzmotem uderzenia rozpoczyna się trwający wiele godzin podwodny taniec mas wodnych, który każdego dnia wyrywa kolejny kawałek lodowca. Właśnie te ciche procesy rozgrywające się w głębinach mogą w ciągu kilku pokoleń zdecydować o tym, czy nasze wybrzeża pozostaną suche.
