Ez történhet, ha eltűnik a sarki jég

2017.12.17. 15:50

A sarki jégtakarók olvadásának felgyorsulását 1988-óta aggódva követjük, egyre több kérdés merül fel és csak az utóbbi évtizedekben kezdtük megismerni a folyamatok hátterét.

Csak a legutóbbi időszakban értettük meg azokat a komplex folyamatokat, amelyek a jégtakaró változásait a legnagyobb mértékben befolyásolják. Minden jel arra utal, hogy fordulóponthoz érkeztünk. Az elmúlt években az Északi-sark egyes részein bizonyos novemberi napokon a hőmérséklet 20 fokkal magasabb volt az átlagosnál (NSIDC). Bár az Északi-sarkon a felmelegedés legalább kétszer olyan gyors, mint a kontinentális területeken, a hőmérséklet emelkedése önmagában nem ad magyarázatot a grönlandi jég csapadékos eróziójának jelenlegi ütemére.

A kutatók részben a jégalap megváltozásában és a jégen élő mikrobák és algák aktivitásában vélik megtalálni a magyarázatot. Utóbbiak olyan pigmenteket hoznak létre, amelyek elősegítik a jég napenergia elnyelését.

Rózsaszín hó és jég az Arktiszon. Az albedó csökkenése gyorsítja az olvadástForrás: Liane G. Benning, GFZ

Az Egyesült Királyság Sheffield Egyetemének szakemberei mérésekkel igazolták, hogy a jégfelszín már nem annyira fehér, mint néhány évvel ezelőtt, így jobban elnyeli a látható és közeli infravörös spektrumú napsugárzást. Ugyanakkor a felolvadó és visszafagyó jégkristályok elveszítik tüskés alakjukat, ezzel tovább csökken a fényvisszaverő képességük. A műholdas adatok azt mutatják, hogy a jég a peremterületeken 5 százalékkal sötétebb (Kintisch 2017). Ez arra vezethető vissza, hogy az évszázadok során csapdába esett részecskék koncentrálódtak a jégtakaró olvadási zónájában. Az úgynevezett „dark ice" jelenséghez például az európai gyárak por és füst jellegű szennyezőanyag-kibocsátása és a kanadai erdőtüzek is hozzájárultak.

A felmelegedés öngerjesztő folyamat, az algák és baktériumok virágzása a melegebb hőmérséklet következménye, ugyanakkor a legjelentősebb tényező a jég sötétedésében. A sötét baktériumok és algák által fedett foltokon elnyelt napenergia segít fenntartani a víz fagypont feletti hőmérsékletét, így egyre mélyebb vizes foltok jelentkeznek a felszínközeli régióban. A kutatók számos különleges fajjal találkoznak (például Ancylonema nordenskiöldii, vagy Mesotaenium berggrenii) (Lutz 2016). Mivel a létformáknak itt szélsőséges viszonyokat kell elviselniük, a hidegen és fagyás-kiolvadás periódusokon kívül az erős ultraibolya sugárzást is le kell küzdeniük (Yallop et al. 2010; Anderson et al. 2017). De a szélsőséges körülményekhez történő alkalmazkodás is gyorsítja a folyamatot: A barna pigmentek megvédik a növényeket az UV káros hatásaitól, ugyanakkor megnövelik a jég energia felvételét, hozzájárulva az olvadás radikális felgyorsulásához. Az olvadék állandó jelenléte további, szélsőségeket kevésbé tűrő fajok megtelepedését eredményezi.

Műholdas távérzékelés

A speciális időjárási mintázatok meleg, nedves levegőt irányítanak a térségbe, amely a sérülékeny jég felett szinte állandóan kifejti hatását, így a sötét, téli időszakban sem tud az északi sarkvidék a korábbi mértékben visszajegesedni. A felmelegedést tehát számos fizikai és biológiai faktor is erősíti, de ezek még nincsenek mindenre kiterjedően leírva. A vizsgálatok fő iránya a műholdas távérzékelési adatok pontosítása, validálása irányába mozdult el. A kutatók mintaterületeket jelöltek ki, amelyeket csak „pixel"-ként emlegetnek, utalva a műholdfelvétel elemi részecskéjére, a spektrális és felszínjeleket leíró legkisebb képi egységre.

A csaknem napi rendszerességgel gyűjtött űrfelvételek pixelei 500 m szélességű terepi foltot képeznek le, és ehhez igazították a különböző elhelyezkedésű mintaterületeket. Rendszeresen készülnek nagyfelbontású légifelvételek repülőgépekről, amelyek 3 - 20 cm részletességűek és a nyári időszakban 0,4 - 10 cm részletességgel kis területekről UAV felvételek (pilóta nélküli repülőeszközökkel). A felmérések elsősorban a rádióhullámokkal (radar távérzékelés), aktív (lézeres letapogatás) és passzív (multispektrális fényképezés) optikai módszerekkel gyűjthető információk elemzésén alapulnak.

A sarki jégtakaró olvadási zónájának anomáliái (Eli Kintisch alapján)Forrás: Science

Az északi-sarkvidék felmelegedését tehát nem kizárólag a helyben elnyelt napenergia befolyásolja. A megváltozó klimatikus viszonyok egyre gyakrabban terelnek meleg légáramlatokat a sarkvidékek irányába, amelyek akkor is kifejtik hatásukat, ha az adott területet felhő borítja. Az elsősorban a levegőáramlatok befolyásolta olvadás esetében mértek már ki 4 m vastagságú jégréteg elolvadását egy rövid, teljes felhőborítású nyári periódusban. A távolról érkező meleg levegő és a helyben elnyelt elektromágneses sugarak hatását általában együttesen kell értékelni, egy összetett áramlástani rendszer ismeretében.

Az Antarktisz állapota is meghatározó

Az Antarktisz állapota is meghatározó szerepet tölt be a földi klíma alakulásában. A dél felé áramló párás levegő a Föld forgása és a hőmérsékletváltozás miatt körpályára tér az Antarktisz körül. Mivel nem ütközik szárazföldi akadályokba hatalmas energiák lépnek fel a déli féltekén, a legerősebb folytonos óceáni áramlást indukálva a hatvanadik szélességi kör magasságában. Ezt futóáramlásnak nevezzük. Így az Antarktiszt általában nem érhetik el melegebb vagy csapadékos áramlatok, ezért lehet a Föld legszárazabb és leghidegebb helye. A kontinens körül a szélsőséges évszakváltásnak köszönhetően 25 000 gigatonna víz halmazállapot változása figyelhető meg minden évben.

Az északi haloklin áramlást létrehozó folyamatokForrás: Jayne Doucette, WHOI

150 km/h sebességű katabatikus szél tombol a hideg, száraz kontinensen, és amikor a peremterületeken -2,5 ⁰C alá hűti a sós vizet, az megfagy és a sóoldat a folyamat közben kiválik. A sűrű, tengervíznél töményebb, oxigéndús sóoldat lesüllyed és a tengerfenéken szétterülve észak felé hömpölyög. Ez a lassú, haloklin nevű áramlat az egyenlítő felé halad, mozgásban tartva és hűtve az óceánokat, szabályozza a víz átlaghőmérsékletét. A haloklin az északi féltekén is megfigyelhető, és olyan gátat képez, amely védi a jégtakarót a melegebb vizekkel való érintkezéstől (Plueddemann 1998). A Brit Antarktiszi Kutatóprogram (British Antarctic Survey) konklúziója szerint ezek a hideg áramlatok adnak magyarázatot a Census of Marine Life program során talált több mint kétszáz azonos fajra a két sarkvidéken, egymástól 13 000 kilométer távolságban.

A felmelegedést tehát számos tényező lassítja, ugyanakkor mégis gyorsuló tendenciákkal találkozunk. Grönland jégének megolvadása évente nagyjából 250 milliárd tonna édesvizet juttat az óceánba, amely kevésbé sűrű, mint a sós tengervíz. Ennek eredményeként a Haloklin áramlatok gyengülhetnek, ami további áramlatok megváltozását eredményezi.

Az északi sarkvidék jégborítása és a Haloklin áramlás gátolja Ázsia, Európa és Észak-Amerika északi részein a tengerbe folyó édesvizek áramlását. A jégtakaró elvesztésével az óceáni áramlatok, az úgynevezett óceáni szállítószalag működése felborulhat. Fiamma Straneo oceanográfus szerint még kevés, északról bekeveredő édesvíz is jelentősen befolyásolhatja a globális éghajlatot. Kaliforniai kutatók jelenleg bizonyítják, hogy a déli sarki folyamatok megváltozása önmagában is képes a globális óceáni rendszerek felborítására (Sun 2017).

A műholdfelvételek, a helyszíni mérések és a távoli kontinensek időjárására is kiható események borús képet vetítenek elénk.

Az antarktiszi kutatóállomások és műholdfelvételek is aggasztó változásokat tárnak fel. A Pine-szigeti gleccser leszakadása 2013. október 28-án és november 13-án készült műholdfelvételekenForrás: NASA/Images of Change

A jég olvadása önmagában is gyorsítja a folyamatot, mert a víz és a szárazföld albedója (sugárzás visszaverő képessége) jóval kisebb, és az így elnyelt hőtöbblet a légköri szén-dioxid üvegházhatásának nagyjából egynegyede (Pistone et al. 2014).

A felmelegedési folyamat gyorsulását jellemzi, hogy a biotikus, abiotikus és geomorfológiai tényezők nemlineáris reakciót táplálnak: a felmelegedés az elmúlt évtizedben 60 százalékkal több olvadékvizet és törmeléket szabadított fel, mint a korábbi adatsorokkal vizsgálható évszázados időszakban.

A gleccserek visszahúzódása

A jégtakaró radikális megfogyatkozása nem csak a sarkvidékeken jellemző. A magas hegységek gleccserei is vészesen visszahúzódnak. A gleccserek köveket, törmeléket hordoznak, amely a jég alsó részén halad. Ez a törmelék csiszolja fényesre a sziklákat. Amennyiben a jégrétegek alatt az alapkőzetre olvadékvíz kerül, az jelentősen felgyorsítja a jég mozgását, a gleccser gyorsabban továbbít jégtömegeket az olvadási zónába. A jég térfogata már csak azért is nehezen becsülhető, mert a gleccserek jégrétegeiben kisméretű, vízzel telt üregek vannak, és a halmazállapot-váltás folyamatos. Ettől képes kanyarogva haladni a hatalmas jégtömeg a jégszilánkok radikális felszíni kipattanása nélkül. Amikor megnézzük, hogy a nyári hóhatár mennyire húzódott vissza mindössze egy év alatt Sierra Nevada hegyvidékén, érzékelhetővé válik, hogy napjainkra milyen radikális mértéket öltött a felmelegedés.

A hótakaró visszahúzódása egy év távlatából. Sierra Nevada hegyei 2016 és 2017 júniusábanForrás: NASA/Images of Change

A globális következmények

A sarkvidékek olvadása erősen kihat a globális folyamatokra. Ami jelenleg is érzékelhető, az évszakok eltolódása, és az, hogy az időjárási rendszerek nyugat-kelet irányú vándorlása lelassul (Kintisch 2016). A gleccserek már összezsugorodtak, az északi folyókon és a tavakon a jégfoltok felbomlanak, a növényi és állati élőhelyek magassági tagolódása eltolódott, a növények hamarabb virágzanak, hosszabb, intenzívebb hőhullámokat és szélsőséges időjárási körülményeket tapasztalunk. Ezeket a folyamatokat a tudósok régebben jelezték, és ma már az életünk részét képezik, számolunk velük, de ezek a hatások tovább erősödnek. A klímaváltozás okozta károk aránya évről évre növekszik a megtermelt javakhoz képest (IPCC jelentés).

Szokás még a világóceán vízszint-emelkedését említeni. Csupán a grönlandi olvadásból 27 cm globális tengerszint-emelkedés prognosztizálható ebben az évszázadban. Ezt több független modell értékelésével állapították meg. Ráadásul az antarktiszi jég legalább tízszer annyi vizet raktároz, mint a grönlandi.

Az Arktisz jege visszahúzódott állapotban 1984-ben és 2012-ben. Az ábra az adott év minimális jégborítását mutatja beForrás: NASA/Images of Change

Mi a kontinentális területek időjárásában beállt szélsőségeken keresztül tapasztaljuk a változást. A kutatók azonban Grönlandon mindennek sokkal hátborzongatóbb jeleit is megfigyelhették, amikor az egyik vizsgálati helyszínen a sátrak alatt megmaradt a hó és jégréteg vastagsága, míg a sátrak körül a nap melegítette felszín tovább olvadt. A vizsgálati napok végén a sátrak bizarr jégemelvényeken álltak a kietlen jégsík közepén. A szakértők egyetértenek abban, hogy az északi sarkon a nyári időszakban évtizedeken belül egyáltalán nem lesz jégborítás.

Üvegházhatású gázok a permafrosztból

Vannak azonban a folyamatban lassító hatások is. Amennyiben a fagyott felszíneket felváltják a fotoszintetizáló felületek, megkezdődik a szén-dioxid megkötése. A szén mérleget a jég borításából frissen szabadult területek, valamint a British Antartic Survey által feltárt óceáni algavirágzás szénmegkötő hatása csak elenyésző mértékben javítja. Ráadásul a jeges talajból, a permafroszt rétegeiből kilépő üvegházhatású gázok is nagyobb mértékben járulnak hozzá a felmelegedéshez, így ez a kompenzáló tényező csupán a klímaváltozás szoftveres modellezésekor lényeges a pontosabb idő és mérőszám meghatározás érdekében.

A permafroszt rétegekben tárolt metán tízszer, hússzor annyi energiát alakít hőenergiává az elektromágneses hullámokból, mint a szén-dioxid. A metán ilyen irányú energiamegkötési hatásfokán a szakemberek között sincsen egyetértés. A metán felszabadulása átbillenési pontot jelenthet a klímaváltozásban.

A perui Qori Kalis gleccser 1978. júliusában és 2011. júliusábanForrás: NASA/Images of Change

Amennyiben a felmelegedés gyors és radikális lehűlésbe csap át (később foglalkozunk ezzel a szcenárióval), a jég újabb öngerjesztő folyamatot indít el, amely szintén ellensúlyozó tényező: A jégtakaró megakadályozza a szén-dioxid természetes elvonódását a légkörből, így annak kiürülése újabb gátakba ütközik, felhalmozódása felgyorsul. A biotikus tényezők radikális lecsökkenése, a száraz, jeges és hideg felszínborítás gátolja a növényi szén-dioxid elvonást, így a lassú melegedés pályájára állítva az évezredes éghajlati trendet.

A cikk még nem ért véget, kattintson!

Előző
  • 1
  • 2
Következő