Mit: Lądolód Grenlandii topnieje wolniej niż mówili naukowcy

Szacunki prędkości topienia pokrywy lodowej Grenlandii były zawyżone. „Szybka utrata masy przez lądolody Grenlandii i Antarktydy ma być dowodem na szalejące globalne ocieplenie. Nowym narzędziem pomiarowym jest grawimetria satelitarna, pozwalająca szacować masę terenu na podstawie niewielkich zmian siły grawitacji, rejestrowanych przez przelatującą powyżej parę satelitów. Niestety, grawitacyjne pomiary utraty masy lodu komplikuje konieczność uwzględnienia polodowcowego ruchu izostatycznego – trzeba wziąć poprawkę na wznoszenie się lub opadanie kontynentów pod lądolodem. Artykuł w ostatnim Nature Geoscience opisuje nowatorską metodę szacowania zmian masy lądolodu w oparciu o dane z misji GRACE. Autorzy uważają, że całkowita utrata masy lądolodów jest znacznie mniejsza, niż wcześniej zakładano.” (Doug Hoffman)

Badania prowadzone różnymi metodami nie dają identycznych wyników – jedne pomiary dają wartości nieco wyższe, inne - niższe. Zaprzeczający zmianie klimatu często powołują się tylko na te badania, których wyniki najbardziej im odpowiadają a ignorują pozostałe. Jednym z takich nagłośnionych przez sceptyków badań była praca Wu i in. (2010), oszacowująca bilans masy lądolodu. Mimo że szacunki Wu (2010) różnią się od wyników uzyskanych przy pomocy innych technik pomiarowych, i tak są wyższe od szacunków IPCC i wskazują na rozległą utratę lodów zarówno Antarktydy, jak i Grenlandii.

Lądolód Grenlandii

Lądolód Grenlandii. Zdjęcie: Falch, Dreamstime.com

Nieraz na blogach i w ramach społeczności naukowej dyskutowano o niepewności związanej z pomiarem zmian masy lądolodów Grenlandii i Antarktydy. Wiele z tych dyskusji naukowcy toczą od lat, ale publikacja w Nature Geoscience (Wu 2010) ożywiła debatę. Dyskutują nie tylko glacjolodzy, ale też opinia publiczna. Szereg najpopularniejszych portali sceptyków klimatycznych opublikowało artykuły nt. wyników pracy Wu i jego zespołu, uznając je za „przypuszczalne” potwierdzenie, że lądolody topnieją znacznie wolniej, niż szacowały wcześniejsze opracowania.

Analizująca dane misji GRACE za okres 2002-2008 praca Wu w nowy sposób oddziela efekt polodowcowego ruchu izostatycznego (z ang. GIA – Glacial Isostatic Adjustment) od zmiany masy lądolodu. GRACE (Gravity Recovery and Climate Change) to para satelitów NASA śledząca zmiany w ziemskim polu grawitacyjnym.

GRACE

Rysunek 1. Satelity GRACE, wykonujące pomiary rozkładu masy na Ziemi i jego zmian. (NASA)

Na danych GRACE opiera się wiele najnowszych publikacji naukowych, analizujących rozległe topnienie lądolodu Grenlandii u jej wybrzeży, przy jednoczesnym umiarkowanym narastaniu lodu w jej części centralnej, na wyższych wysokościach. Wyniki tych badań uzyskane z pomocą GRACE wymagają uwzględnienia GIA (glacial isostatic adjustment) – izostatycznych ruchów polodowcowych, czyli powolnego podnoszenia się wyspy po zrzuceniu części ciężkiej czapy lądolodu zalegającej tam w trakcie ostatniego zlodowacenia. Stąd też, by oszacować bilans masy lądolodu w skali regionalnej, trzeba wziąć poprawkę na GIA. Autorzy artykułu za pomocą nowej metody za jednym zamachem wyliczają i GIA, i zmiany masy lądolodów – tyle, że w skali globalnej. Do określenia zmiany poziomu mórz i oceanów używają pomiarów altimetrów satelitarnych oraz danych z pływomierzy, ruchy skorupy ziemskiej w rejonach aktywnych tektonicznie określają za pomocą danych GPS, a dane dotyczące zmiany masy całkowitej pozyskują z pomiarów GRACE. Wcześniejsze opracowania najpierw wyliczały GIA, a dopiero potem określały zmiany rozkładu masy. Wu i jego zespół robią to jednocześnie, stosując metodę najmniejszych kwadratów do wyznaczenia trendu na podstawie zarówno danych GRACE jak i GPS. Taki sposób określania GIA autorzy uznają za postęp, jednak przyznają, że metoda jest nowa i wymaga dalszych pomiarów GPS, które pozwolą precyzyjniej wyliczyć GIA. Czy zatem Wu ma ostatnie słowo w dziedzinie bilansu masy lądolodów?

Inne opracowanie (Bamber i Riva 2010) określa wzrost poziomu mórz spowodowany topnieniem lądolodów w oparciu o dane z innych prac, dotyczących wzrostu poziomu mórz i utraty masy lądolodów. W procesie recenzji tej pracy zapytano autorów, dlaczego w przypadku Grenlandii nie posłużyli się wyliczeniami Wu 2010 ale Ettema et al. (2009). Oto, co odpowiedzieli:

„…w naszej ocenie wartości, którymi się posłużyliśmy, są najodpowiedniejsze i wystarczająco wiarygodne, by wyciągnąć kluczowe wnioski. Sam fakt, że opracowanie jest najnowsze, nie oznacza, że jest najbardziej wiarygodne, czy najbliższe prawdy. Każde podejście ma swoje wady i zalety. Wu i in. oferują ekscytujące, nowatorskie podejście, pozwalające jednocześnie wziąć poprawkę na GIA i wyliczyć wymianę mas między lądami i oceanami (…). W naszej opinii ta praca oferuje interesującą koncepcję, ale w żadnej mierze nie jest ostatnim słowem w tym zakresie. Metoda nie została skalibrowana dla żadnego konkretnego miejsca, a jej jakość będzie zależeć od jakości i gęstości przestrzennej zastosowanego zbioru danych. Na Grenlandii są tylko trzy stacje GPS o wystarczająco długim zapisie. W głębi Grenlandii i Antarktydy nie ma żadnej takiej stacji. W przyszłości sieci GPS obejmujące i Grenlandię i Antarktydę przyczynią się do skutecznego wyliczania GIA w tych rejonach.”

Główny przekaz Bambera i Rivy brzmi następująco: Wu (2010) to ciekawa praca, prezentująca nową metodę korekty na okoliczność GIA. Jednak z uwagi na ograniczony zasób danych GPS dla Antarktydy i Grenlandii trzeba ją traktować jako pierwsze oszacowanie, ale nie ostateczną odpowiedź odnośnie zmian masy lądolodów. Zważywszy na wysoki stopień niepewności danych misji GRACE, ale też grawimetrii jako takiej, konieczna będzie korekta tych szacunków, w miarę poprawiania się oszacowań GIA.

Opracowanie Wu pomija też pewne źródła danych, standardowo używane do oceny bilansu masy lądolodów, takie jak: (1) dane dotyczące pokrywy lodowej zebrane na miejscu (in situ), (2) pomiary satelitarne zmian grubości pokrywy lodowej (3) pomiary prędkości przemieszczania się lodowców, (4) pomiary odrywających się gór lodowych/topnienia podstawy lodowców, (5) wpływ akumulacji śniegu.

Już po publikacji pracy Wu 2010 pojawiło się jeszcze jedno opracowanie, szacujące zanikanie lądolodu Grenlandii – Sørensen i inni 2010. Jego autorzy, posługując się pomiarami laserowymi z sondy ICEsat z lat 2003-2008, stwierdzili, że bilans masy lądolodu Grenlandii jest wyraźnie ujemny. Lądolód topniał w tym okresie w tempie 237 ± 25 mld ton/rok . Te szacunki są ponad dwukrotnie wyższe, niż u Wu (104 ± 23 mld ton/rok).

Praca Sørensena też jest godna uwagi – i tu zastosowano nowatorskie podejście: przetestowano 4 różne metody szacowania bilansu masy lądolodu Grenlandii na postawie danych misji ICEsat. Wartość 237 mld ton/rok wyznaczono przy użyciu metody uznanej za najlepszą, jednak nawet wynik wskazujący na najmniejszą utratę lodu (147 mld ton/rok) wciąż jest wyższy, niż szacunki Wu 2010. I ta analiza wiąże się z pewnymi znakami zapytania – ale właśnie dlatego należy potwierdzać obserwowane trendy za pomocą różnych technik pomiarowych.

Trzeba jasno podkreślić, że w nauce ostateczna hipoteza powinna być wynikiem osiągnięcia zgodności pomiarowej pomiędzy różnymi metodami badawczymi. Dotyczy to również glacjologii.

Wyniki Wu 2010 różnią się od wyników wielu najnowszych oszacowań bilansu masy lądolodów, opierających się na satelitarnym radarowym skanowaniu terenu metodą InSAR, metodzie Surface Mass Balance - SMB, altimetrii laserowej (Icesat) i grawimetrii (GRACE). Szacunki Wu 2010 bliższe są wynikom prac posługujących się altimetrią radarową. Rodzi to pewne wątpliwości – wykazano bowiem, że wcześniejsze badania tą metodą, z uwagi na słabą rozdzielczość, wyraźnie nie doszacowały ubytku lodowców Grenlandii (Thomas 2008).

Przyczynek do wzrostu poziomu oceanów z topnienia lądolodu Grenlandii

Rysunek 2: Przyczynek do wzrostu poziomu oceanów z topnienia lądolodu Grenlandii wg różnych oszacowań i metod pomiarowych: Cazenave 2009 (CZ; ciemnoniebieski), Lemke (IPCC) 2007 (I jak IPCC; jasnoniebieski), Rignot 2008 (R; czerwony), Shepherd i Wingham 2007 (S, zielononiebieski), Wouters 2008 (W; ciemnoniebieski), Box 2006 (B; pomarańczowy), Hanna 2005 (H; brązowy), Thomas 2006 (T; ciemnozielony), Zwally 2005 (Z; fioletowy), Rignot i Kanagaratnam 2006 (czerwony z pionowym znacznikiem), Ramillien 2006 (RL; ciemnoniebieski), Velicogna i Wahr 2005 (W; ciemnoniebieski), Luthcke 2006 (L; ciemnoniebieski), Chen 2006 (C; ciemnoniebieski), Velicogna 2009 (G, ciemnofioletowy), Baur 2009 (U; ciemnofioletowy). Wyniki Wu 2010 wyróżnione jasnoczerwonym polem. Zaadaptowane z Alley et al., 2010.

Warto zauważyć, że oszacowania tempa topnienia lodowców Grenlandii uzyskane przez Wu 2010, choć należą do najniższych, i tak są znacznie wyższe od szacunków IPCC z 2007 roku (Rysunek 3). Co więcej, praca Wu nie uwzględnia okresu po 2009 roku, kiedy to topnienie lodowców radykalnie przyspieszyło.

: Średnie miesięczne zmiany masy lądolodu Grenlandii

Rysunek 3: Średnie miesięczne zmiany masy (w miliardach ton, czyli gigatonach - Gt) lądolodu Grenlandii pomiędzy marcem 2002 i wrześniem 2012, na podstawie pomiarów grawimetrycznych (misja GRACE), linia niebieska – dane oryginalne, linia fioletowa – dane wygładzone. Barystatyczny ekwiwalent poziomu morza w mm (prawa oś) pokazuje wpływ wody pochodzącej z topnienia lądolodu Grenlandii na podnoszenie się poziomu oceanów (jest to objętość słodkiej wody dodawanej lub zabieranej z oceanu podzielona przez jego powierzchnię). Nie uwzględnia się tu rozszerzalności temperaturowej cieczy, zasolenia i zmian w polu grawitacyjnym. (Źródło: Box et al. 2013)

Przyspieszanie tempa topnienia jest widoczne nie tylko w pomiarach masy lądolodu. Jak zauważa „Przegląd warunków w Arktyce” (Arctic Report Card 2012), w 2012 roku na Grenlandii zanotowano największe tempo topnienia od czasu rozpoczęcia monitoringu w 1958 roku i największy obszar topnienia od rozpoczęcia monitoringu w 1978 r (poprzedni rekord miał miejsce w 2010 roku).

Zestandaryzowany indeks topnienia lądolodu Grenlandii

Rysunek 4. Zestandaryzowany indeks topnienia lądolodu Grenlandii (SMI). Indeks jest obliczany poprzez odjęcie wartości średniej indeksu topnienia (MI) z lat 1979 - 2012 i podzielenia przez odchylenie standardowe (Tedesco, 2007). MI jest definiowany jako ilość dni, w których miało miejsce topnienie pomnożone przez powierzchnię obszaru, na którym topnienie wystąpiło.

Dane zbierane za pomocą wielu niezależnych metod pomiarowych wskazują, że lodu na Grenlandii nie tylko ubywa, ale wręcz ubywa go coraz szybciej (Velicogna 2009). Ponadto z obserwacji wynika, że chociaż do niedawna proces ten zachodził głównie na południowych i południowo-zachodnich krańcach Grenlandii, to obecnie straty dają o sobie znać także w północno-zachodniej części lądolodu (Khan 2010). Chociaż na wyższych szerokościach geograficznych odnotowywano przyrosty, to w niskich szerokościach – zwłaszcza wzdłuż strefy brzegowej, gdzie lodowce cielą się do oceanów - lodu w tym czasie ubywało i to w coraz szybszym tempie (Rignot i Kanagaratnam 2006).

Praca Wu jest jednym z wielu opracowań z długiej listy badań wskazujących znaczny i przyspieszający ubytek lądolodu Grenlandii. Żadnego pojedynczego opracowania nie można uznać za „najlepsze” czy „najbliższe prawdy” – zważywszy na poziom niepewności cechujący poszczególne techniki pomiarowe. Da się jednak stwierdzić, że wyniki wszystkich metod wskazują na znaczne i coraz szybsze topnienie lodowców Grenlandii.

Szacunki wzrostu poziomu morza spowodowanego topnieniem lądolodu Grenlandii

Rysunek. 5: Szacunki Wu (2010) wzrostu poziomu morza spowodowanego topnieniem lądolodu Grenlandii zestawione z przewidywaniami Czwartego Raportu IPCC.

Badania prowadzone różnymi metodami nie dają identycznych wyników – jedne są wyższe, inne niższe. Zaprzeczający zmianie klimatu często „wydłubują z tortu wisienki”, powołując się tylko na te badania, których wyniki najbardziej im odpowiadają, a ignorując pozostałe.

Marcin Popkiewicz, na podstawie Skeptical Science. konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2013-11-25 18:06
Tagi

globalne ocieplenie Grenlandia lodowce mit o klimacie

Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.