Lodowce i lądolody, czyli co mnie obchodzi zeszłoroczny śnieg?
Lód nie jest raczej pierwszą rzeczą, o którą martwią się Polacy myśląc o zmianie klimatu, bo niewielu z nas miało szansę zobaczyć co wzrost temperatury wyprawia np. w Alpach, Skandynawii czy w Arktyce. Czy wielkie magazyny lodu, które wciąż mamy na Ziemi, są w jakimkolwiek stopniu przydatne, czy może raczej powinniśmy się cieszyć, że ocieplenie klimatu odsłania dla nas nowe obszary do eksploracji?
Lodowce i lądolody – co to i po co mi to?
Lodowce, a wśród nich także kopulaste czapy lodowe, to większe lub mniejsze masy lodu, które powstały z tak grubych pokładów wieloletniego śniegu, że aż deformują się pod własnym ciężarem i powoli spływają w dół górskich stoków i dolin. Nie należy więc lodowców mylić ani z lodem pływającym (np. kra lodu morskiego lub góry lodowe), ani z lodem podziemnym (wieloletnia zmarzlina).
Na świecie jest około 200 tysięcy lodowców o łącznej masie 150-200 tysięcy gigaton (1 gigatona = 1 miliard ton), a oprócz nich istnieją także giga-lodowce, czyli przeogromne lądolody na Grenlandii i Antarktydzie. Lodowce są super z wielu przyczyn, m.in. są wielką atrakcją turystyczną, bo są po prostu przepiękne i spektakularne, a na tych łagodnych można zjeżdżać na nartach przez 300 dni w roku. Lodowce i ich najbliższe okolice są domem dla wielu mniejszych lub większych organizmów. Górski lód schładza też swoje okolice, powstrzymuje przylegające do niego stoki górskie przed osuwaniem, a w skali tysięcy lat jest wybitnym rzeźbiarzem powierzchni Ziemi (jeśli znasz Tatry, to wiesz). To tylko przykłady ich funkcji lokalnych, ale lód pełni także funkcje ważne dla całego świata.
Lodowce i lądolody, ale także kra na polarnych oceanach, grają ważną rolę w kontrolowaniu klimatu. Duże, jasne, lodowe powierzchnie odbijają w kosmos większość padającej na nie energii słonecznej, a więc w pewnym sensie są termostatem, nie pozwalającym Ziemi przesadnie się przegrzać. Zanik lądolodów i okalającego je lodu morskiego doprowadzi do pochłaniania ogromnych ilości dodatkowej energii przez ląd i morza, a tym samym do dodatkowego wzrostu temperatury powietrza. W ten sposób powstaje sprzężenie dodatnie, czyli błędne koło – im mniejsza powierzchnia lodu, tym bardziej rośnie temperatura, co z kolei powoduje dalsze topnienie lodu i dalszy wzrost temperatury.
Po drugie, topniejący lód na lądach dolewa do oceanów kilkaset kilometrów sześciennych nadwyżki wody roztopowej każdego roku. Mimo że łączna masa lodowców jest niewielka wobec lądolodów, to właśnie lodowce dolewały do oceanu najwięcej wody w XX wieku. Teraz się to zmienia, bo lądolody topnieją coraz silniej i to one zaczynają dominować w procesie wielkiej dolewki. Ta dostawa słodkiej wody, ale także zjawisko „puchnięcia” coraz cieplejszego oceanu sprawiają, że średni poziom morza podnosi się obecnie o 3-4 milimetry/rok. Całkowite stopienie lodu na Ziemi podniosłoby poziom mórz o około 66 metrów (zajmie to tysiące lat, ale przy obecnym kursie cywilizacji jest możliwe).
W końcu, najważniejszą chyba funkcją, jaką z punktu widzenia ludzi pełnią lodowce górskie jest sterowanie ilością wody w rzekach. Są jak ogromne wieże ciśnień. OK, nie u nas, bo w Polsce lodowców nie ma, ale wszędzie tam gdzie są, zapewniają latem stałą dostawę wody niżej położonym terenom. Czasem nawet bardzo odległym. W skrajnych sytuacjach, w dość suchych strefach klimatycznych np. w Andach, są jedynym źródłem wody na przedłużające się pory suche. Jedynym! Rzeczywistość jest taka, że pod tym względem na lodowcach mniej lub bardziej świadomie polega przynajmniej kilkaset milionów ludzi. Wyobraź sobie południową Azję: supergęsto zaludnione Chiny, Indie, Pakistan i inne kraje w regionie. Miliardy ludzi. Kraje te są nawadniane przez ogromne rzeki, z których każda niesie kilka lub kilkanaście razy więcej wody niż Wisła. Wiele z tych gigarzek zasilanych jest w dużym stopniu właśnie przez wysokogórskie lodowce Himalajów, Karakorum, Pamiru, Tien-Szan, Tybetu czy Hindukuszu (rycina 1). W Europie lodowce istotnie zasilają rolnictwo (np. do produkcji Twoich ulubionych win, oliwek lub serów we Francji i Włoszech) a górskie elektrownie wodne w Szwajcarii i Norwegii produkują dzięki nim energię.
Znikający lód
O tym, że klimat się ociepla i lodowce znikają na pewno wiesz. Glacjolodzy (naukowcy badający lodowce) nie mają co do tego żadnych wątpliwości, bo jasno pokazują to wieloletnie pomiary bilansu masy na całym świecie, a nawet rzut oka na zdjęcia górskich krajobrazów sprzed lat. Światowa Służba Monitoringu Lodowców (World Glacier Monitoring Service, WGMS) gromadzi dane o zmianach masy lodowców z całego świata. Lodowce z minimum 30-letnimi seriami pomiarowymi (tzw. lodowce referencyjne) rozsiane są po całym świecie i stanowią dobre przybliżenie globalnego trendu (przynajmniej od lat 1970., bo wcześniejsze pomiary były zbyt rozproszone).
Wykres z ryciny 2 jest prosty. Oś pozioma oznacza czas, a pionowa pokazuje o ile w danym roku zmieniła się średnio grubość światowych lodowców. Wartości dodatnie (niebieskie słupki) oznaczają przyrost grubości lodu (lodowce to lubią!), a ujemne (czerwone słupki) spadek. Jak widzisz za dużo niebieskiego tu nie ma, bo ostatni dobry dla lodowców rok miał miejsce, gdy miałem dwa latka. Co gorsze, słupki czerwone schodzą z czasem ku wartościom coraz bardziej ujemnym, co oznacza, że z dekady na dekadę lodowce tracą masę coraz szybciej. Skutek jest taki, że lodowce chudną (o kilka centymetrów lub metrów na rok!) i stają się coraz krótsze (o kilka lub kilkaset metrów na rok!), co najlepiej widać na porównaniach zdjęć.
Uczciwie trzeba tu zaznaczyć, że przedstawione na rycinie 2 wyniki WGMS obejmują przede wszystkim obszary wysokogórskie, bo w strefach polarnych i subpolarnych jest po prostu ledwie kilka lodowców, które mają dłuższe serie pomiarowe. A właśnie w strefach polarnych lodu jest najwięcej i są tam miejsca, gdzie wiele lodowców bardzo powoli rośnie. W wysokich górach też są takie miejsca, np. w Karakorum. Powyższe dane WGMS ich nie uwzględniają, bo nie prowadzi się tam długofalowego monitoringu bezpośredniego ze względów logistycznych i finansowych. Z obserwacji satelitarnych wiemy jednak, że takich lodowców jest w skali świata niewiele i ich obecność nie zmienia generalnego obrazu – zdecydowana większość lodowców traci masę. Globalnie ujmując, obecne tempo topnienia lodowców górskich to jakieś 300 gigaton lodu rocznie.
Co dalej z lodowcami górskimi?
Rzuć teraz okiem na mapę (rycina 3). Pokazuje ona uśrednione wyniki symulacji ewolucji lodowców do końca XXI wieku zakładając brak działań na rzecz ograniczenia emisji CO2 do atmosfery (tzw. scenariusz „biznes jak zwykle” RCP8.5). Białe części słupków pokazują jaki procent dzisiejszej objętości lodu przetrwa w danym regionie do roku 2100, a niebieskie – jaki odsetek objętości się roztopi.
Zwróć uwagę, że na dalekiej północy i na dalekim południu, gdzie mieszka dość niewiele osób, duża część lodu przetrwa. Czasem w mocno okrojonej objętości, ale jednak, bo tamtejsze lodowce są ogromne i grube. Inaczej jest w cieplejszych strefach klimatycznych, w których mieszka zdecydowana większość populacji ludzi, i których lodowce są z reguły znacznie mniejsze, niż te polarne. W kontynentalnej Europie dla przykładu, tj. w Alpach, w Skandynawii i na Kaukazie, według scenariusza „biznes jak zwykle” do końca wieku wytrzyma ledwie kilka-kilkanaście procent dzisiejszej objętości lodu. Podobnie w Rosji i tropikalnych Andach, zachodnich częściach USA i Kanady. W najwyższych górach świata, tj. w Himalajach, Karakorum, Pamirze i sąsiedztwie, przetrwa około ⅓ dzisiejszego lodu. W ten sposób lodowce podniosą poziom morza o dodatkowe ~20 cm (nie uwzględniając lądolodów) i uszczuplą zasoby wodne dla naprawdę wielkiej rzeszy ludzi. Nie mówię jednoznacznie, że cały świat zamieni się w pustynię, choć niektóre miejsca już teraz są suche jak pieprz, a wiele innych do nich dołączy, ale brak lodowych wież ciśnień dla wielkich obszarów świata może mieć potencjalnie naprawdę katastrofalne skutki gospodarcze, humanitarne i geopolityczne.
Obok potencjalnego zaniku lodowców w przyszłości do skutków zmiany klimatu dorzućmy jeszcze wzrost temperatury i parowania z gleby oraz rozregulowanie podręcznikowych cykli pogodowych (np. pór suchszych i bardziej deszczowych), co pięknie widać nawet w Polsce (bezśnieżne zimy, przewlekłe susze atmosferyczne i hydrologiczne itp.). Nie zapominajmy o szybkim wzroście liczby ludności w krajach rozwijających się (np. wspomniana już południowa Azja). Zmieszajmy to wszystko i za kilka dekad może okazać się, że dla wielu ludzi zacznie brakować wody. Przynajmniej w pewnych okresach. A sami wiecie, że jak jest sucho, to wystarczy jedna iskra, aby rozpętało się piekło. Czy to w lesie, czy w sensie militarnym.
A co z lądolodami?
Zarówno lodowce górskie, jak i lądolody to nie nieruchome bryły lodu spoczywające spokojnie na wielkiej połaci lądu, ale potężne lodowe organizmy będące w nieustannym ruchu. Lód spływa z wyżej położonych stref w kierunku morza w postaci strumieni lodu. W przypadku lądolodów strumienie te powszechnie docierają aż do wybrzeża i często (szczególnie na Antarktydzie) „rozlewają” się na wodzie, tworząc grube lodowe półki – tzw. lodowce szelfowe.
Oba lądolody, grenlandzki i antarktyczny, funkcjonują w odmiennych warunkach. W przypadku mniejszego z nich, grenlandzkiego, klimat jest wyraźnie cieplejszy, stąd latem na obrzeżach tej gigantycznej kopuły temperatura powietrza wzrasta powyżej zera i zachodzi topnienie zimowego śniegu, a po jego zaniku także lodu pod spodem. Oprócz tego strumienie lodu docierające aż do morza z hukiem zrzucają do wody nowe góry lodowe. Oba te procesy utraty masy, tj. topnienie powierzchni i cielenie gór lodowych, znacząco przewyższają zyski w postaci zimowego gromadzenia śniegu, na skutek czego Grenlandia traciła ok. 200-300 gigaton masy rocznie w ostatnich dwóch dekadach.
W przypadku znacznie mroźniejszej Antarktydy, największego rezerwuaru lodu świata, większość strat lodu odbywa się nie przez topnienie na powierzchni, bo jest za zimno, ale na kontakcie lodu z oceanem: przez topnienie podwodne i odłamywanie gór lodowych. Procesy te są szczególnie niebezpieczne dla unoszących się na wodzie lodowców szelfowych, wiele z nich rozpadło się już w drobny mak. Te pływające lodowe platformy są ważne dla stabilizacji lodu całego kontynentu, bo wraz z ich zanikiem strumienie lodowe przyspieszają swój marsz ku wybrzeżom i coraz szybciej zrzucają swój lód do oceanu.
Chyba jeszcze w latach 1990. glacjolodzy nie spodziewali się, że lądolody zareagują wyraźnie na ocieplenie klimatu za ich życia, ale czas pokazał, że nawet potężna Antarktyda jest wrażliwa na wzrost temperatury. Szczegółowe badania prowadzone z wykorzystaniem danych satelitarnych i symulacji komputerowych wyraźnie pokazują zmiany nie tylko masy i grubości lodu, ale także dynamiki ruchu. Wnioski są pesymistyczne – tzw. zachodnia Antarktyda (sektor położony z grubsza na południe od Ameryki Południowej) topnieje szczególnie szybko. Ciężar lodu wcisnął tu skorupę ziemską tak głęboko, że lądolód zakotwiczony jest poniżej poziomu morza, a ciepła woda głębinowa ma dostęp do jego podstawy. Z kolei większa Antarktyda wschodnia (na południe od Afryki i Australii) reaguje bardziej łagodnie, choć także zdaje się tracić swą monstrualną masę. To nowość, bo jeszcze w latach 1990. ten fragment kontynentu pozostawał stabilny. Łączne straty masy Antarktydy w latach 2000-2019 to jakieś 100-200 gigaton na rok.
A będzie więcej. Niewykluczone, że dużo, dużo więcej, bo wraz z rosnącą temperaturą powietrza i wody do gry mogą wejść pewne hipotetyczne nie obserwowane dotąd procesy, które jak reakcja łańcuchowa mają potencjał zdestabilizowania w długiej skali czasowej całego lodowego organizmu Antarktydy. Niektórzy internauci cieszą się na te wieści, bo według nich otrzymujemy w ten sposób nowe tereny pod rozwój rolnictwa i osadnictwa. Niestety, tereny świeżo odsłonięte spod lodu nie będą nadawać się do uprawy przez bardzo długi czas, bo są chaotycznymi głazowiskami, którym brakuje gleby.
I co dalej?
Wszystko to może się wydarzyć pod warunkiem, że dalej będziemy emitować dwutlenek węgla do atmosfery. Oczywiście lodowce i lądolody już teraz są „rozregulowane”, co oznacza, że dekarbonizacja gospodarek, energetyki i transportu choćby jutro nie sprawi, że przestaną się topić – one nadal traciłyby masę, ale jest duża szansa, że osiągnęłyby nową równowagę z klimatem po odpowiednim skurczeniu się. Potwierdzają to symulacje przyszłości lodowców górskich zakładające optymistyczną wizję przyszłości (tzw. scenariusz RCP2.6). Pokazują one, że ścinając emisje CO2 i mocno ograniczając ocieplenie klimatu możemy uratować znacznie więcej lodu przed zniknięciem. W Europie ocalało by go aż trzykrotnie więcej niż przy braku reakcji na ocieplenie, a w wysokogórskiej Azji blisko dwukrotnie. Gra jest warta świeczki i nie chodzi już tylko o ratowanie lodowców, ale całego systemu przyrodniczego, naszych rzek, jezior, torfowisk, oceanów, lasów deszczowych i raf koralowych. Dalsza emisja CO2 grozi załamaniem kilku ważnych składników geoekosystemu planety, a w konsekwencji uruchomieniem kaskady procesów przyrodniczych, których skutki wymknęłyby się szybko spod jakiejkolwiek kontroli i spowodowałyby m.in. dalsze przyspieszanie ocieplenia, gwałtowny wzrost poziomu morza i drastyczny spadek bioróżnorodności. Ryzyko możemy bardzo mocno ograniczyć, ale musimy chcieć zmiany.
Jakub Małecki
Współpraca przy publikacji artykułu: Diana Maciąga.
Dr Jakub Małecki jest glacjologiem, pracuje jako adiunkt na Wydziale Nauk Geograficznych i Geologicznych Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Bada lodowce, ich „zdrowie” i procesy jakie w nich i na nich zachodzą na skutek zmian klimatycznych. Ostatnio zainteresował się bardziej tym, co wycofujące się lodowce pozostawiają w krajobrazie. Pracę naukową prowadzi głównie na Spitsbergenie, wyspie leżącej między Norwegią a biegunem północnym, w arktycznym archipelagu Svalbard. Prowadzi popularno-naukową stronę „GlacjoBLOGia”. W styczniu 2021 r. ukazała się jego książka napisana wraz z Julitą Mańczak pod wieloznacznym tytułem „Początek końca? Rozmowy o lodzie i zmianie klimatu”.
Ile NAPRAWDĘ jest lodu na Ziemi?
Spoiler: mniej, niż by się mogło wydawać.
Pytanie postawione w tytule jest niezwykle ważne w kontekście globalnego wzrostu temperatury i topnienia lodowców niemal na całym świecie. Ponieważ woda roztopowa zasila oceany i przyczynia się do wzrostu poziomu morza, musimy znać objętość lodowców górskich oraz lądolodów Grenlandii i Antarktydy, aby możliwie najdokładniej przewidywać negatywne skutki zmian klimatu. Wszystkie lodowce i czapy lodowe zajmują łącznie powierzchnię 0,73 miliona km2, a ich objętość to średnio 0,16 mln km3. Lądolód Grenlandii pokrywa 1,71 mln km2 (objętość: 2,90 mln km3) zaś Lądolody Antarktydy zajmują 13,92 km2 (objętość: 26,92 mln km3) (za: IPCC, 2013).
Liczby te mogą robić wrażenie. Są duże. Zwróć chociażby uwagę, że całkowita powierzchnia lodu na świecie to aż 10% całkowitej powierzchni lądów (!). Ale wbrew pozorom lodu nie mamy wcale tak wiele. Gdyby z lodowców górskich oraz z lądolodów Grenlandii i Antarktydy ulepić kule, otrzymalibyśmy sfery o średnicach odpowiednio 68 km, 177 km i 372 km. Wciąż robi wrażenie? Tymczasem te kule to małe śnieżki w porównaniu z Ziemią, której średnica to 12 742 km (rycina 4).
Myślę, że takie porównanie pomaga zrozumieć przynajmniej dwie fundamentalne kwestie. Po pierwsze, podkreśla, że zasoby lodu zmagazynowane w lodowcach i lądolodach nie są nieskończone, a my coraz bardziej je uszczuplamy pompując w atmosferę gazy cieplarniane i ją podgrzewając. Po drugie, zestawienie objętości lodu z całą planetą fantastycznie pokazuje, jak cenna jest dla ziemskiego systemu przyrodniczego każda gigatona lodu, bo jego względnie niewielkie ilości kontrolują globalny poziom morza oraz są klimatycznym termostatem. Chrońmy lód i klimat dla przyszłych pokoleń!
Kwiecień 2022