A keleti és nyugati jégtakaró, valamint a félsziget között az Antarktiszon annyi jég található, hogy a globális tengerszintet mintegy 60 méterrel megemelné.

A nyugat-antarktiszi jégtakaró (WAIS) viszonylag kis része, amely 3,3 méteres tengerszint-emelkedésnek megfelelő mennyiségű jeget tartalmaz. Ennek ellenére nagy része bizonytalan helyzetben van, és “elméletileg instabilnak” tekinthető.

Az, hogy a WAIS hogyan fog változni az ember okozta felmelegedés hatására, általában a hosszú távú tengerszint-előrejelzések legnagyobb bizonytalansági forrásának tekinthető.

A bizonytalanság legégetőbb aspektusa annak megértése, hogy a jég instabilitási küszöbét átlépte-e már a jég, hogy a most mért visszahúzódás folytatódni fog-e, és hogy a ma változatlannak tűnő jég a jövőben is ilyen marad-e?

A legújabb kutatások szerint a WAIS visszafordíthatatlan elvesztésének küszöbértéke valószínűleg az iparosodás előtti szinthez képest 1,5C és 2C globális átlagos felmelegedés között van. Mivel a felmelegedés már most is 1,1C körül van, és a Párizsi Megállapodás célja, hogy a felmelegedést 1,5C-ra vagy “jóval 2C alá” korlátozza, a mozgástér ennek a küszöbértéknek az elkerülésére valóban kicsi.

Tengeri jégtakaró

Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) legutóbbi, az óceánokról és a krioszféráról szóló különjelentése (SROCC) szerint a globális tengerszint emelkedésének mértékét ebben az évszázadban két fő tényező befolyásolja: az ember által okozott jövőbeli üvegházhatású gázkibocsátás és az, hogy a felmelegedés hogyan hat az antarktiszi jégtakaróra. Az IPCC szerint:

“2050 után az éghajlatváltozás okozta SLR bizonytalansága jelentősen megnő a kibocsátási forgatókönyvek és a kapcsolódó éghajlati változások bizonytalanságai, valamint az antarktiszi jégtakaró reakciója miatt egy melegebb világban.”

A WAIS sebezhetősége körüli aggodalom elsősorban az úgynevezett “tengeri jégtakaró instabilitása” (MISI) miatt van – “tengeri”, mert a jégtakaró alapja a tengerszint alatt van, “instabilitás” pedig azért, mert ha egyszer elkezdődik, a visszavonulás önfenntartó.

A jégtakarókat hatalmas édesvíztározóknak lehet tekinteni. A hó felhalmozódik a hideg belsejében, lassan gleccserjéggé tömörül, majd nagyon sűrű folyadékként kezd visszaáramlani az óceán felé.

Némely helyen a jég eléri a partot, és az óceán felszínén lebegve jégpáncélt alkot. A szárazföld felszínén (vagy tengeri jégtakaró esetén a tengerfenéken) nyugvó jég határát “alapvonalnak” nevezik. A jégtakaróban tárolt víz az alapvonalnál tér vissza az óceánba. Amikor a jégtakaró a tenger felé mozog, azt mondjuk, hogy a jégtakaró pozitív “tömegmérleggel” rendelkezik – vagyis több jégtömeget nyer, mint amennyit elveszít a tengerbe.

De amikor az alapvonal visszahúzódik, az egyensúly negatív. A negatív jégtakarómérleg pozitív hozzájárulást jelent az óceánhoz és így a globális tengerszinthez.

Instabilitás

A jégtakaró tömegmérlegének ez az alapvető képe minden, amire szükségünk van ahhoz, hogy megértsük, miért aggódnak a glaciológusok a MISI miatt.

A jégtakarónak az alapvonal úszó oldalán bekövetkező változásai – például a vékonyodás – azt okozhatják, hogy a jég az alapvonalon lévő jég felemelkedik a tengerfenékről. Ahogy ez a jég felúszik, a földelési vonal visszahúzódik. Mivel a jég gyorsabban áramlik, amikor lebeg, mint amikor a talajon van, a jég áramlási sebessége a földelési vonal közelében megnő. A gyorsabb áramlás okozta megnyúlás a jég elvékonyodásának új forrásává válik az alapvonal közelében.

Az alábbi ábra ezt szemlélteti. Ahogy az újonnan lebegő jég gyorsabban áramlik és vékonyodik, több jég felemelkedését és lebegését okozhatja, ami visszahúzza az alapozási vonalat.

A jégtakaró MISI által veszélyeztetett területei ráadásul fordított, vagy “retrográd” lejtésűek, ami azt jelenti, hogy beljebb a szárazföld belsejében mélyül. Ahogy a jégtakaró vastagabb részein az alapvonal egyre jobban visszahúzódik, az áramlás felgyorsul, ami tovább növeli a jégveszteséget. A fordított gradiens ezt a folyamatot pozitív visszacsatolásként önfenntartóvá teszi – ez teszi a MISI-t instabillá.

Illusztráció a tengeri jégtakaró instabilitásáról vagy MISI-ről. Az alátámasztó jégtakaró elvékonyodása a jégtakaró áramlásának felgyorsulásához és a tengeri végződésű jégperem elvékonyodásához vezet. Mivel a jégtakaró alatti alapkőzet a jégtakaró belseje felé lejt, a jég elvékonyodása az alapvonal visszahúzódását okozza, amit a tenger felé irányuló jégáramlás növekedése, a jégperem további elvékonyodása és az alapvonal további visszahúzódása követ. Hitel: IPCC SROCC (2019) CB8.1a

ábra Még nem világos, hogy az Antarktiszon valahol átlépte-e a MISI küszöbértéket. Azt tudjuk, hogy az Amundsen-tenger partvidéke mentén – leglátványosabban a Thwaites-gleccseren – visszahúzódnak az alapozási vonalak. Úgy tűnik, hogy a visszahúzódást a viszonylag meleg – a történelmi átlagnál mintegy 2 Celsius-fokkal melegebb – óceáni víz okozza, amely az alapvonal felé áramlik, és a szokásosnál erősebb olvadást okoz.

1,000 km

Antarktiszi

félsziget

Ronne jégtakaró

Kelet-Antarktisz

Jégtakaró

Pine Island gleccser

Déli pólus

Nyugat-Antarktisz

Jégtakaró

Transzantarktiszi hegység

Amudsen tenger

Thwaites gleccser

Ross jégtakaró

Grafika: Carbon Brief. Credit: Quantarctica/Norvégiai Sarkvidéki Intézet.

Ha az instabilitás nem kezdődött el, és ha az óceán felmelegedése megáll, akkor a talajvonalnak egy új helyen új egyensúlyi pontot kell találnia. De ha már elkezdődött, akkor a visszahúzódás folytatódni fog, bármi is történik ezután.

Gyorsabb áramlás

Még ha a küszöböt átléptük is – vagy akár a jövőben is átlépjük – a visszahúzódás különböző sebességgel folytatódhat attól függően, hogy milyen erősen “nyomtuk”, amikor elkezdődött.

Íme, hogyan működik ez. Az instabilitás a jégtakarón belüli erők egyensúlyától függ. A gravitációs erő hatására a jég olyan sebességgel áramlik, ami részben a vastagságától és a felszíni lejtésétől függ.

A nagyobb olvadási sebesség az úszó oldalon és a gyorsabb áramlás az alapvonalon keresztül gyorsabban húzza le a jég felszínét, mint a kisebb sebesség. A gyorsabb lehúzódás meredekebb felszíni lejtést és ezáltal gyorsabb áramlást és gyorsabb visszavonulást eredményez.

Ezzel a visszacsatolással kapcsolatos, tavaly közzétett modellező tanulmány megállapította, hogy amikor a MISI nagyobb lökéssel (nagyobb olvadási sebességgel) indult, gyorsabban haladt előre, mint amikor kisebb lökéssel indult, még az extra olvadás eltávolítása után is.

Ez azt jelenti, hogy még ha a MISI-t elő is hívják, a globális kibocsátás csökkentése és a felmelegedés lassítása több időt ad arra, hogy felkészüljünk a következményeire.

Jégsziklák

Úgy tűnik, hogy a tengeri jégtakarók instabilitásának van egy második forrása is – ez akkor lép életbe, ha a jégtakarók teljesen elvesznek.

A gleccserek változásának néhány leglátványosabb képe a jéghegyek kalvingja – más szóval leszakadása – a tenger végi gleccserek erősen hasadékos frontjairól.

Ezt a kalvingot a jégtakaró aljának olvadása, valamint a “hidrotörés” – amikor a jégtakaró felszínén képződő olvadékvíz beszivárog a jégbe, és repedést okoz – vagy a kettő kombinációja okozza.

Az, hogy milyen gyorsan történik a kalving, attól függ, hogy a jégszirtfal milyen magasan van a vízvonal felett – minél magasabban áll a szirt a víz felett, annál nagyobb a kalving sebessége.

A MISI-hez hasonlóan a WAIS alatti tengerfenék csökkenő lejtése azt jelenti, hogy ahogy a jégszirt visszahúzódik a vastagabb jégbe, egyre magasabb szirtet fog kitenni az óceánnak, és a borjadzás sebességének növekednie kell.

Az alábbiakban bemutatott folyamatot “tengeri jégszirt instabilitásának” (MICI) nevezik. Az elmélet szerint ahol a gleccserfal magassága meghaladja a 100 métert az óceán felszíne felett, a szikla túl magas lesz ahhoz, hogy a saját súlyát elbírja. Ezért elkerülhetetlenül összeomlik, felfedve egy hasonlóan magas sziklafal mögötte, amely szintén összeomlik. És így tovább.

Az IPCC SROCC szerint “a Thwaites-gleccser különösen fontos, mert a WAIS belsejébe nyúlik, ahol a meder helyenként >2000 méterrel a tengerszint alatt van”. (Bár az SROCC azt is megjegyzi, hogy míg a MISI-hez retrográd mederlejtés szükséges, a MICI akár sík vagy a tenger felé hajló mederben is bekövetkezhet.)

Ezt a nemrég azonosított folyamatot nem tanulmányozták olyan jól, mint a MISI-t, de ez biztosan változni fog az elkövetkező években, ahogy a tudósok továbbra is megfigyelik az olyan gyorsan változó rendszereket, mint a Thwaites-gleccser.

Illusztráció a tengeri jégszirt instabilitásáról. Ha a szikla elég magas (legalább ~800 m teljes jégvastagság, vagy kb. 100 m jég a vízvonal felett), a sziklafalnál fellépő feszültségek meghaladják a jég szilárdságát, és a szikla ismételt borjadzási események során szerkezetileg megbomlik. Credit: IPCC SROCC (2019) CB8.1b ábra

A Nature 2016-os, a MICI-ről szóló tanulmánya arra a következtetésre jutott, hogy az Antarktisz “2100-ig több mint egy méteres, 2500-ig pedig több mint 15 méteres tengerszint-emelkedéshez járulhat hozzá”. Újabb kutatások arra a következtetésre jutottak, hogy ez valószínűleg túlbecslés, de megjegyezték, hogy még nem világos, milyen szerepet játszhat a MICI ebben az évszázadban. Egy másik tanulmány azt is felvetette, hogy a MICI okozta gyors jégveszteséget a gleccsereket visszatartó jégtáblák lassabb elvesztése mérsékelheti.

Küszöb közel

Tavaly év végén egy nagyszámú modellező csoport értékelte a jégtáblák reakciójáról szóló különböző tanulmányokat a párizsi klímacélra, azaz a globális átlagos felmelegedés “jóval” 2 Celsius-fok alatt tartására vonatkozó párizsi klímacélra.

A modellek mind ugyanabba az irányba mutatnak. Nevezetesen, hogy a visszafordíthatatlan jégveszteség küszöbértéke mind a grönlandi jégtakaró, mind a WAIS esetében valahol 1,5C és 2C globális átlagos felmelegedés között van. És már most is valamivel több mint 1C felmelegedésnél tartunk.”

Ez a 1,5-2C-os ablak kulcsfontosságú az antarktiszi jégtáblák “túlélése” szempontjából – magyarázta az áttekintő tanulmány -, és így az általuk visszatartott gleccserekre gyakorolt “alátámasztó” hatásuk.

Glosszárium

RCP2.6: Az RCP-k (Representative Concentration Pathways) az üvegházhatású gázok és egyéb erők jövőbeli koncentrációjára vonatkozó forgatókönyvek. Az RCP2.6 (néha “RCP3-PD”-nek is nevezik) egy “csúcs és hanyatlás” forgatókönyv, ahol a szigorú mérséklési… Bővebben

A másik küszöbérték 2C és 2,7C között lehet – tették hozzá a szerzők. A globális hőmérséklet-emelkedés ezen szintjének elérése “több nagyobb rendszer, például a Ross és a Ronne-Filchner vízgyűjtő medencék aktiválódását és sokkal nagyobb SLR-hozzájárulások kialakulását válthatja ki”.

A Ross és a Ronne-Filchner az Antarktisz két legnagyobb jégtáblája. Ezek jelentősen csökkenhetnek “100-300 éven belül”, állítja egy másik tanulmány, olyan forgatókönyvekben, ahol a globális kibocsátás meghaladja az RCP2.6 forgatókönyvet. Ezt a kibocsátási útvonalat általában úgy tekintik, hogy összhangban van a felmelegedés 2C-ra való korlátozásával.

Ezek az eredmények azt jelentik, hogy a jelentős antarktiszi jégveszteség megakadályozása a globális kibocsátás RCP2.6-ra – vagy az alá – való korlátozásán múlik. A tanulmány következtetései szerint: “E küszöbértékek átlépése nagymértékű jégtakaró-változások és vízszintes vízszintcsökkenés iránti elkötelezettséget jelent, amelyek teljes megvalósulása évezredekbe telhet, és hosszabb távon visszafordíthatatlanok lehetnek.”