Biztosan kiolvad a nagy antarktiszi jégdugó

Chile, Patagonia, Magellan Region, Torres del Paine National Park, iceberg on the Lago Grey

A rossz hír az, hogy el fog olvadni egy 2,2 millió köbkilométeres jégmező az Antarktisz nyugati részén, több méterrel emelve meg a tengerszintet. A jó az, hogy ez leghamarabb 200 év alatt megy végbe, de a végére felgyorsul a katasztrófa. Bemutatták az eddigi legpontosabb forgatókönyvet a kontinens jégdugójának várható sorsáról.

Jégdugó, a kereket a tengelyen tartó biztosítószög: a klíma- és gleccserkutatók ezekkel a hasonlatokkal írják körül, miért kulcsfontosságú az Antarktisz nyugati részét borító jégtakaró, a WAIS (West Antarctic Ice Sheet). Ha elolvad, akkor egyrészt több méterrel emelkedik a világtenger szintje, másrészt mozgásba lendül a kontinens belső térségét borító jég, amely erre támaszkodik.

A becslések szerint az Antarktiszon 25 millió köbkilométernyi jég van. Ehhez képest a nyugat-antarktiszi mező a maga 2,2 millió köbkilométerével nem tűnik olyan nagynak, de a jég mennyiségét és a folyamat fontosságát jól érzékelteti, hogy egyedül a WAIS három nagy gleccserének, a Pine-szigetinek, a Thwaitesnek és a Smith-gleccsernek az olvadása már most évi 0,24 milliméterrel járul hozzá a becslések szerint a tengerszint emelkedéséhez. (A jelenlegi teljes emelkedést 3 mm/évre becsülik, és többek között a grönlandi olvadás, illetve a víz hőtágulása okozza.) A három kérdéses gleccser ezen a videón látható:

Saját tömege miatt a jég folyamatosan deformálódik és csúszik. Az antarktiszi szárazföld most 0,5-1 kilométerrel van mélyebben, mint az eljegesedés előtt. A jégtakaróban egyaránt vannak szilárdabban a felszínhez fagyott jégtömegek és gyorsabban mozgó jégárak. Ez utóbbiak alatt nedves üledékréteg található, amely még az eljegesedés előtt rakódott le az óceán fenekére (a Nyugat-Antarktisz nagyobb részét tenger borította).

Amikor a jég eléri a partvonalat, vagy elkezdődik a borjadzás (vagyis a jéghegyek leválása), vagy a jégár többé-kevésbé egybefüggően tovább hízik, a vízen lebegő selfjeget alkotva. A selfjég alatt keringő tengervíz viszont folyamatosan olvasztja a jeget, alámosva a gleccsernek a kőzetágyon fekvő részét, ami folyamatosan hátrálásra készteti a gleccsert (lásd ezen az animáción). „Emiatt aztán egyre vastagabb jégréteg érintkezik közvetlenül a vízzel, ami miatt még több jég kerül a tengerbe, így a gleccser még tovább hátrál, vagyis a folyamat önmagát erősíti” – magyarázta Tom Wagner, a NASA washingtoni földtudományi részlegének kutatója.

A kutatócsoport által vizsgált gleccserek. Piros szín jelzi azokat a területeket, ahol a jég mozgása gyorsult az utóbbi 40 évben. A sötétebb árnyalatok gyorsabb mozgást jelölnek. A gyorsulás több száz kilométer mélységben érinti a jégmezőt Forrás: Eric Rignot

Összeomlóban van a nyugat-antarktiszi jégmező? A Washingtoni Egyetem, a Pennsylvaniai Egyetem, a NASA Sugárhajtás Laboratóriuma (JPL) és a Kaliforniai Egyetem (Irvine) gleccserkutatói szerint igen, a folyamat már beindult. A kutatócsoport részletes domborzati térképekkel és számítógépes modellezéssel jutott erre az eredményre.

A jó hír az, hogy ugyan az „összeomlás” azonnali változást sugall, a leggyorsabb folyamatot bemutató modell szerint is 200 évről van szó, míg a leglassabb forgatókönyv szerint 1000 évig is eltarthat – attól függően, hogy milyen gyorsasággal zajlik a globális felmelegedés.

A legvalószínűbb az, hogy 200–500 éves, emberi lépték szerint viszonylag lassú folyamatról van szó, de a rossz hír az, hogy az összeomlás elkerülhetetlen lehet. A gyorsan mozgó Thwaites-gleccser elolvadása valószínűleg évszázadok kérdése, emiatt körülbelül 60 centiméterrel emelkedne meg a világtenger szintje. A Thwaites a nyugat-antarktiszi jégmező kulcsfontosságú eleme, és ha az egész WAIS elolvad, akkor 3-4 méteres tengerszint-emelkedésre kell számítani.

„Korábban, amikor észleltük, hogy vékonyodik a jég, arról már nem voltak feltétlenül információink, hogy vajon később lelassul-e a gleccser mozgása valamilyen visszahatás miatt” – mondta Ian Joughin, a Washingtoni Egyetem alkalmazott fizika tanszékének gleccserkutatója. „Modellszámításaink azt mutatják, hogy ahogy előrehaladunk az időben, a visszahatások gyorsítják a folyamatot, nincsenek [a jeget] stabilizáló folyamatok” – magyarázta. „A mindennapi szóhasználatban a pozitív visszacsatolás valami jó dolgot jelöl, most nem erről van szó, egymásra ráerősítő fizikai folyamatokat látunk” – tette hozzá Sridhar Anandakrishna, a Pennsylvania Egyetem földtudományi professzora.

Precízebb térképek

Térkép a gyorsan mozgó és olvadó Thwaites-gleccser selfjegéről, amely az összeomlás első jeleit mutatja Forrás: University of Washington/David Shean

A WAIS alatt a szárazföld nagyjából a kontinens belseje felé lejt. Korábban csak leegyszerűsítő modelleket használtak annak előrejelzésére, hogyan mozog a kőzet- és üledékágyon a jég. Az antarktiszi szárazföldnek azonban meglehetősen bonyolult a domborzata. A kutatók a NASA JPL-lel együttműködve egy, a Kansasi Egyetemen kifejlesztett radart használtak a jég alatti topográfia pontos feltérképezéséhez. A kőzetalakzatokat azért fontos ilyen részletességgel ismerni, mert alapvetően ez határozza meg a jég mozgását. Vizsgálták a WAIS felszínét is. Nyugtalanító adat, hogy a Thwaites-gleccser magassága évente több méterrel csökken.

Ezeket az információkat aztán a jégfelszín mozgásáról készült műholdas adatokkal vetették össze. A három adatforrásból dolgozó számítógépes modell ezután helyesen mutatta meg, mennyi jeget veszített az Antarktisz nyugati része az utóbbi tizennyolc évben. Miután helyesnek bizonyult, különféle olvadási sebességeket próbáltak ki. A modell azt mutatta, hogy amint a jég távolodik parttól, és lecsúszik a mintegy 600 méteres mélységben levő talapzatról, egyre instabilabbá válik, és végül a vízbe omlik.

„Minden szimulációnkból az jött ki, hogy pár száz éven át az olvadás évente kevesebb mint egy milliméterrel emeli a tengerszintet, aztán egyszer csak bumm, igazán beindul” – magyarázta Joughin. A kutatók nem modellezték a WAIS katasztrófájának végső, kaotikus szakaszát, de úgy számolják, hogy ezután a jégmező néhány évtized alatt teljesen felolvad a tengerben.

Mi a folyamat legfőbb oka? A globális felmelegedés miatt változóban van a széljárás az Antarktisz körül. A levegő körforgásának módosulása azzal jár, hogy a mélyebb rétegekből melegebb tengervíz sodródik a selfjég alá és általában a nyugat-antarktiszi partokra, így gyorsul a jégolvadás – mondta Eric Rignot, a Kaliforniai Egyetem (Irvine) munkatársa, a NASA JPL gleccserkutatója. A nyugat-antarktiszi jégmező fontossága miatt a NASA IceBridge kutatásának ismét ez lesz a kiemelt helyszíne. A speciális repülőgépes kutatás idén októberben kezdődik.

Legalább egyszer már összeomlott

Több korábbi esemény utal arra, hogy a nyugat-antarktiszi jégmező nincs nyugalomban. Három legfontosabb gleccsere gyorsabban olvad, mint amennyi jég a hóból kialakulna – az elemzések szerint a jég csak 60 százalékban pótlódik. A Pine-szigeti gleccser húsz év alatt kétszáz métert vékonyodott és átlagosan 20 kilométert húzódott vissza a mélyben az Európai Űrügynökség adatai szerint. Egy 720 négyzetkilométeres jéghegy leválását 2011 októbere óta figyelték meg a gleccser tengerbe nyúló selfjegéről, az esemény végül 2013 júliusában következett be. A WAIS jégtömegéből évente 126-29 milliárd tonna a veszteség, az olvadás főleg az Amudsen-tenger partján következik be (lásd ezt a 2012 novemberi cikket a Nature-ben).

Volt már rá példa, hogy a WAIS teljesen elolvadt: ezt az bizonyítja, hogy rendkívül hasonlítanak az apró tengeri mohaállatok a jégmező két szemközti oldalán, a Ross-tenger és a Wendell-tenger fenekén egy 2010-es kutatás szerint. Az azonosságnak az az oka, hogy valaha a két tenger összeért, mert nem volt közte jég. Ez legutóbb körülbelül 125 ezer évvel ezelőtt következett be, amikor földtudományi léptékben rövid időre felmelegedett a klíma. Az átlaghőmérséklet körülbelül 4 fokkal volt magasabb a mainál, a tengerek pedig nagyjából 5 méterrel álltak magasabban.

A perui Machupicchu katonai bázis a nyugat-antarktiszi jégmező közelében, a György király-szigeten Forrás: AFP/Vanderlei Almeida