Mezi východním a západním ledovým příkrovem a poloostrovem má Antarktida dostatek ledu na to, aby se hladina světového oceánu zvedla přibližně o 60 metrů.

Západní antarktický ledový příkrov (WAIS) je relativně malou částí, která obsahuje množství ledu odpovídající 3,3 m zvýšení hladiny moří. Přesto se většina z něj nachází v nejisté poloze a je považována za „teoreticky nestabilní“.

V důsledku toho je způsob, jakým se WAIS změní v reakci na oteplování způsobené člověkem, obecně považován za největší zdroj nejistoty pro dlouhodobé prognózy hladiny moří.

Nejnaléhavějším aspektem této nejistoty je pochopení, zda byly překročeny prahy nestability ledu, zda ústup, který nyní měříme, má pokračovat a zda led, který se dnes zdá být neměnný, takový zůstane i v budoucnu.

Nejnovější výzkum říká, že práh pro nevratnou ztrátu WAIS se pravděpodobně nachází mezi 1,5C a 2C globálního průměrného oteplení nad předindustriální úrovní. Vzhledem k tomu, že oteplení se již pohybuje kolem 1,1 C a cílem Pařížské dohody je omezit oteplení na 1,5 C nebo „výrazně pod 2 C“, jsou rezervy pro vyhnutí se tomuto prahu skutečně malé.

Morský ledový příkrov

Podle nedávné zvláštní zprávy Mezivládního panelu pro změnu klimatu (IPCC) o oceánech a kryosféře (SROCC) existují dva hlavní faktory ovlivňující, o kolik se v tomto století zvýší hladina světových moří: budoucí emise skleníkových plynů způsobené lidskou činností a vliv oteplování na antarktický ledový příkrov. IPCC uvádí:

„Po roce 2050 se nejistota ohledně SLR vyvolané změnou klimatu podstatně zvýší v důsledku nejistoty ve scénářích emisí a souvisejících klimatických změn a reakce antarktického ledového příkrovu v teplejším světě.“

Obavy kolem zranitelnosti WAIS spočívají hlavně v něčem, co se nazývá „mořská nestabilita ledového příkrovu“ (MISI) – „mořská“ proto, že základna ledového příkrovu je pod hladinou moře, a „nestabilita“ pro skutečnost, že jakmile jednou začne, ústup je samovolný.

Ledový příkrov si lze představit jako obrovské zásobárny sladké vody. Sníh se hromadí v chladném vnitrozemí, pomalu se zhutňuje, až se z něj stane ledovcový led, a pak začne proudit jako velmi hustá tekutina zpět směrem k oceánu.

Na některých místech led dosáhne pobřeží a plave na hladině oceánu, kde vytváří ledový šelf. Hranice mezi ledem spočívajícím na povrchu pevniny (nebo na mořském dně v případě mořského ledového příkrovu) se nazývá „uzemňovací linie“. Na uzemňovací linii se voda uložená v ledovém příkrovu vrací do oceánu. Když se ledový příkrov pohybuje směrem k moři, říkáme, že má kladnou „hmotnostní bilanci“ – to znamená, že získává více ledové hmoty, než jí ztrácí zpět do moře.

Když se však zemská linie stáhne, je bilance záporná. Záporná bilance ledového příkrovu znamená kladný příspěvek k oceánu, a tedy ke globální hladině moře.

Nestabilita

Tento základní obrázek bilance hmoty ledového příkrovu stačí k tomu, abyste pochopili, proč se glaciologové obávají MISI.

Změny ledového šelfu na plovoucí straně uzemňovací linie – například ztenčení – mohou způsobit, že se led na uzemněné straně odlepí od mořského dna. Když se tento led vznáší, linie uzemnění ustupuje. Protože led teče rychleji, když je plovoucí, než když je uzemněný, zvýší se rychlost toku ledu v blízkosti uzemňovací linie. Roztahování způsobené rychlejším prouděním se stává novým zdrojem ztenčování v blízkosti uzemňovací linie.

To je znázorněno na obrázku níže. Protože nově plovoucí led proudí a rychleji se ztenčuje, může způsobit, že se více ledu zvedne a začne plout, čímž se linie uzemnění vrátí zpět.

Oblasti ledového příkrovu ohrožené MISI mají navíc opačný neboli „zpětný“ sklon, což znamená, že se dále do vnitrozemí prohlubuje. Jak se uzemňovací linie stahuje dále do silnějších částí ledového příkrovu, proudění se zrychluje, což dále zvyšuje úbytek ledu. Díky zpětnému gradientu se tento proces udržuje sám jako pozitivní zpětná vazba – to je to, co dělá z MISI nestabilitu.

Zobrazení nestability mořského ledového příkrovu neboli MISI. Ztenčení opěrného šelfového ledu vede ke zrychlení proudění ledového příkrovu a ztenčení okraje mořského ledového příkrovu. Vzhledem k tomu, že podloží pod ledovým příkrovem se svažuje směrem do nitra ledového příkrovu, způsobuje ztenčení ledu ústup uzemňovací linie, po němž následuje zvýšení toku ledu směrem k moři, další ztenčení ledového okraje a další ústup uzemňovací linie. Kredit: IPCC SROCC (2019) Obr. CB8.1a

Ještě není jasné, zda byl práh MISI někde v Antarktidě překročen. Víme však, že podél pobřeží Amundsenova moře ustupují linie zazemnění – nejmarkantněji na ledovci Thwaites. Zdá se, že příčinou ústupu je relativně teplá oceánská voda – asi o 2C teplejší, než je historický průměr – která proudí směrem k uzemňovací linii a způsobuje silnější tání než obvykle.

1,000 km

Antarctic

peninsula

Ronne ice shelf

.

Východní Antarktida

Ledový příkrov

Ledovec Borový ostrov

Jižní pól

Západní Antarktida

Ledový příkrov

Transantarktické pohoří

Amudsen moře

Thwaitesův ledovec

Rossův ledový šelf

Graf: Stručný přehled uhlíku. Kredit: Quantarctica/Norský polární institut.

Pokud nestabilita nezačala a pokud se oteplování oceánu zastaví, pak by linie uzemnění měla najít nový rovnovážný bod na novém místě. Pokud však začala, pak ústup bude pokračovat bez ohledu na to, co se stane dál.

Rychlejší proudění

I když byla hranice překročena – nebo i když bude překročena v budoucnu – může ústup pokračovat různou rychlostí v závislosti na tom, jak silně jsme „tlačili“, když začal.

Takto to funguje. Nestabilita závisí na rovnováze sil uvnitř ledového příkrovu. Síla způsobená gravitací způsobuje, že led teče rychlostí, která částečně závisí na jeho tloušťce a sklonu povrchu.

Větší rychlost tání na plovoucí straně a rychlejší proudění přes uzemňovací linii stáhne povrch ledu rychleji než menší rychlosti. Rychlejší stahování vytváří strmější sklon povrchu, a tím i rychlejší proudění a rychlejší ústup.

Modelová studie této zpětné vazby, publikovaná v loňském roce, zjistila, že když MISI začal s větším tlakem (větší rychlostí tání), postupoval rychleji, než když začal s menším tlakem, a to i po odstranění dodatečného tání.

To znamená, že i když se MISI vyvolá, snížení globálních emisí a zpomalení oteplování poskytne více času připravit se na jeho důsledky.

Ledové šelfy

Zdá se, že existuje druhý zdroj nestability mořských ledových příkrovů – ten vstupuje do hry, pokud se ledové šelfy zcela ztratí.

Některé z nejpůsobivějších záběrů změn ledovců představují telení – jinými slovy odlamování – ledovců ze silně rozpraskaných čel mořských končících ledovců.

Toto telení je způsobeno jak táním spodní strany šelfového ledovce, tak i „hydrofrakcí“ – kdy tající voda tvořící se na povrchu šelfového ledovce prosakuje do ledu a způsobuje jeho praskání – nebo kombinací obojího.

Jak rychle k telení dochází, závisí na výšce čela ledového útesu nad čárou ponoru – čím výše stojí útes nad vodou, tím větší je rychlost telení.

Stejně jako v případě MISI klesající sklon mořského dna pod WAIS znamená, že jak ledový útes ustupuje do silnějšího ledu, bude nadále vystavovat oceánu stále vyšší útes a rychlost telení se musí zvyšovat.

Tento proces, znázorněný níže, se nazývá „nestabilita mořských ledových útesů“ (MICI). Teorie předpokládá, že tam, kde výška ledovcové stěny přesáhne přibližně 100 m nad hladinou oceánu, bude útes příliš vysoký na to, aby udržel svou vlastní váhu. Proto se nevyhnutelně zřítí a odhalí podobně vysoký útes za sebou, který se také zřítí. A tak dále.

V SROCC IPCC se uvádí, že „ledovec Thwaites je obzvláště důležitý, protože zasahuje do nitra WAIS, kde je dno místy >2000 m pod hladinou moře“. (Ačkoli SROCC také poznamenává, že zatímco MISI vyžaduje ke svému vzniku zpětný sklon dna, MICI může probíhat i na rovném nebo k moři nakloněném dně.)

Tento nedávno identifikovaný proces není tak dobře prozkoumán jako MISI, ale to se v příštích letech jistě změní, protože vědci budou nadále pozorovat rychle se měnící systémy, jako je Thwaitesův ledovec.

Ilustrace nestability mořských ledových útesů. Pokud je útes dostatečně vysoký (alespoň ~800 m celkové tloušťky ledu nebo asi 100 m ledu nad čárou ponoru), napětí na stěně útesu přesáhne pevnost ledu a útes při opakovaném telení strukturálně selže. Kredit: IPCC SROCC (2019) Obr. CB8.1b

Studie Nature z roku 2016 o MICI dospěla k závěru, že Antarktida „má potenciál přispět ke zvýšení hladiny moří o více než metr do roku 2100 a o více než 15 metrů do roku 2500“. Novější výzkum dospěl k závěru, že se pravděpodobně jedná o nadhodnocený odhad, ale poznamenal, že zatím není jasné, jakou roli může MICI v tomto století hrát. Jiná studie také naznačila, že rychlý úbytek ledu v důsledku MICI může být zmírněn pomalejším úbytkem ledovcových šelfů, které ledovce zadržují.

Prah se blíží

Na konci loňského roku velký tým modelářů vyhodnotil různé studie reakce ledovců na pařížský klimatický cíl udržet průměrné globální oteplení „výrazně pod“ 2C.

Všechny modely ukazují stejným směrem. A sice, že hranice pro nevratný úbytek ledu v Grónském ledovém příkrovu i ve WAIS je někde mezi 1,5C a 2C průměrného globálního oteplení. A my jsme již nyní na oteplení o něco více než 1 C.

Toto okno 1,5-2 C je klíčové pro „přežití antarktických ledovcových šelfů“, vysvětluje se v přehledovém článku, a tedy pro jejich „podpůrný“ účinek na ledovce, které zadržují.

Glosář

RCP2.6: RCP (Representative Concentration Pathways) jsou scénáře budoucích koncentrací skleníkových plynů a dalších vlivů. Scénář RCP2.6 (někdy také označovaný jako „RCP3-PD“) je scénář „vrcholu a poklesu“, kdy přísné zmírnění dopadů… Více

Další práh může ležet mezi 2C a 2,7C, dodávají autoři. Dosažení této úrovně globálního nárůstu teploty by mohlo vyvolat „aktivaci několika větších systémů, jako jsou Rossova a Ronne-Filchnerova povodí, a nástup mnohem větších příspěvků k SLR“.

Rossův a Ronne-Filchnerův šelf jsou dva největší ledovcové šelfy v Antarktidě. Podle jiné studie by se mohly výrazně zmenšit „během 100-300 let“, a to ve scénářích, kdy globální emise překročí scénář RCP2.6. Tento emisní scénář je obecně považován za konzistentní s omezením oteplování na 2C.

Tato zjištění naznačují, že zabránění podstatnému úbytku antarktického ledu závisí na omezení globálních emisí na úroveň RCP2.6 – nebo nižší. Jak se uvádí v závěru článku: „Překročení těchto prahových hodnot znamená závazek k rozsáhlým změnám ledového příkrovu a SLR, které mohou trvat tisíce let, než se plně projeví, a v delším časovém horizontu mohou být nevratné.“