Mit: Lód na Grenlandii przyrasta

Grenlandia ma dodatni bilans masy, co pokazują dane Duńskiego Instytutu Meteorologii.

Lodu na Grenlandii ubywa, co potwierdzają liczne niezależne pomiary satelitarne i naziemne. Przeciwne twierdzenia opierają się na niezrozumieniu różnicy pomiędzy powierzchniowym a całkowitym bilansem masy lądolodu.

Rysunek 1: Lodowce Grenlandii, zdjęcie: Alexei Novikov, Dreamstime.com.

Prowadzone różnymi metodami pomiary zgodnie wykazują, że lądolód grenlandzki traci obecnie masę a co więcej – proces ten przyśpiesza (Khan i in., 2015). Według pomiarów grawimetrycznych, które w warunkach grenlandzkich uznawane są za najdokładniejsze (Bartletta i in. 2013), w latach 2002-2017 Grenlandia średnio rzecz biorąc traciła 286±21 Gt/rok (Wiese i in. 2016) [zobacz dane].

Rysunek 2: Zmiany masy Grenlandii: widoczny jest zarówno wieloletni trend jak i coroczne wahania (wynikające z opadów śniegu wzrosty masy zimą oraz związane z nasilonym topnieniem powierzchniowym spadki latem). Wykres stworzony na podstawie satelitarnych pomiarów grawimetrycznych (misja GRACE, Bartletta i in. 2013, Wiese i in. 2016) podajemy za stroną NASA Climate Change.

Skąd biorą się pomysły, że jest inaczej? Niektórych Internautów dziwią prezentowane przez Duński Instytut Meteorologii (dun. Danmarks Meteorologiske Institut, DMI) oraz Polar Portal mapy przedstawiające powierzchniowy bilans masy lądolodu.

Powierzchniowy bilans masy lądolodu mówi o różnicy pomiędzy ilością śniegu, który spadł w konkretnym miejscu a ilością lodu, który w tym samym miejscu stopniał.

Tymczasem topnienie powierzchniowe to nie jedyny proces powodujący straty masy lądolodu. Tworzący go lód jest w ciągłym ruchu: powoli spływa w stronę wybrzeży, gdzie jest obmywany przez wody oceanu i gdzie odłamują się od niego kolejne góry lodowe (opisaliśmy na przykład w naszym tekście o Antarktydzie). Obecnie proces ten przyśpiesza, powodując, że całkowity bilans masy lądolodu jest ujemny.

Całkowity bilans masy lądolodu uwzględnia także procesy podpowierzchniowe oraz ilość lodu traconego w wyniku odłamywania się gór lodowych od docierających do morza krawędzi lądolodu.

Rysunek 3: Dobowy powierzchniowy bilans masy dla 1 lutego 2018 (po lewej) oraz 1 sierpnia 2018 (po prawej). Wartości przedstawiono jako wodny ekwiwalent śniegu/lodu. Kółeczka pokazują lokalizacje stacji pomiarowych programu PROMICE. Źródło: Polar Portal.

Powierzchniowy bilans masy – czy to dobowy czy zakumulowany dla dłuższego okresu - bywa na dużym obszarze lądolodu dodatni. Niestety nie znaczy to jeszcze, że dodatni jest całkowity bilans masy, ponieważ nie uwzględnione w bilansie powierzchniowym dynamika ruchu lodu i produkcja gór lodowych odpowiadają za ok. 30%-50% strat masy lądolodu Grenlandii (van den Broeke et al., 2009, Enderlin et al., 2014, Andersen et al., 2015).

Dziękujemy Duńskiemu Instytutowi Meteorologii (Danmarks Meteorologiske Institut, DMI) za udostępnienie ilustracji do artykułu.

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: dr Jakub Małecki

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zobacz wyjaśnienie pełne.

Lodu na Grenlandii ubywa, co potwierdzają liczne niezależne pomiary satelitarne i naziemne. Przeciwne twierdzenia opierają się na niezrozumieniu różnicy pomiędzy powierzchniowym a całkowitym bilansem masy lądolodu.

Rysunek 1: Lodowce Grenlandii, zdjęcie: Alexei Novikov, Dreamstime.com.

Lodu na Grenlandii ubywa

Grubość i masa lodu pokrywającego Grenlandię są mierzone wieloma różnymi metodami, o których szczegółowo przeczytasz w tekście Skąd wiemy, że lodu ubywa? na blogu Glacjoblogia prowadzonym przez glacjologa, dr. Jakuba Małeckiego. Upraszczając, można podzielić je na dwie grupy:

  • • metody, w których mierzy się zmiany wysokości powierzchni lądolodu oraz zasięgu spływających do morza lodowców szelfowych, a następnie dzięki znajomości własności oraz zachowania śniegu i lodu oblicza się, ile lodu przybyło lub ubyło,
  • grawimetria – satelitarne pomiary lokalnych zmian grawitacji, które nieuchronnie towarzyszą zmianom masy lądolodu (Bartletta i in. 2013).

W przypadku powierzchni zlodowaconych tak ogromnych jak lądolody Grenlandii i Antarktydy, metoda grawimetryczna uznawana jest obecnie za najdokładniejszą, choć wymaga ona wprowadzenia do analiz szeregu poprawek, a wykorzystywane w niej satelity GRACE pracują dopiero od 2002 roku. Aby zweryfikować wyniki otrzymywane z ich użyciem, a także by móc bezpośrednio porównywać zbierane obecnie dane z historycznymi, kontynuuje się pomiary prowadzone bardziej tradycyjnymi metodami (np. z użyciem tyczek ablacyjnych – patrz Glacjoblogia).

Jak wykazało podsumowanie prac na temat bilansu masy Grenlandii (Khan i in., 2015), opublikowane w 2015 r., obserwujemy obecnie spadek masy lądolodu, a w dodatku tempo zmian przyśpiesza. Obrazuje to pochodzący z artykułu diagram (rysunek 2). Umieszczone na nim prostokąty, symbolizujące jednocześnie zakres lat branych pod uwagę w poszczególnych analizach (poziome krawędzie) i zaobserwowane w nich ubytki masy (pionowe krawędzie), tworzą w przybliżeniu ukośną, opadającą linię.

Rysunek 2: Diagram pokazuje tempo zmian masy lądolodu grenlandzkiego (oś pionowa), obliczone na podstawie danych dla różnych okresów (oś pozioma) z wykorzystaniem danych pomiarowych różnego typu (kolory). Szczegółową listę referencji znaleźć można w artykule Khan i in. (2015), z którego zaczerpnęliśmy ilustrację. Bilans masy oznacza zestawienie powierzchniowych bilansów masy z ilością lodu odrywającego się na brzegach lądolodu, IMBIE to wynik analizy uwzględniającej pomiary wszystkimi innymi metodami (Shepherd i in., 2012)

Średnie tempo utraty masy przez lądolód Grenlandii ustalone na podstawie łącznej analizy danych pomiarowych różnego typu w latach 2003-2006 wynosiło 172±22 Gt/rok, a w okresie 2009-2012 już 360±29 Gt/rok (Khan i in. 2014). Według pomiarów grawimetrycznych publikowanych przez NASA, w latach 2002-2017 Grenlandia średnio rzecz biorąc traciła 286±21 Gt/rok (Wiese i in. 2016) [zobacz dane].

Rysunek 3: Zmiany masy Grenlandii: widoczny jest zarówno wieloletni trend jak i coroczne wahania (wynikające z opadów śniegu wzrosty masy zimą oraz związane z nasilonym topnieniem powierzchniowym spadki latem). Wykres stworzony na podstawie satelitarnych pomiarów grawimetrycznych (misja GRACE, Bartletta i in. 2013, Wiese i in. 2016) podajemy za stroną NASA Climate Change.

Skąd nieporozumienia?

Gdy publikujemy w naszym profilu w serwisie Facebook informacje na temat Grenlandii, w komentarzach często znajdujemy linki do wyników pomiarów (lub modelowania) powierzchniowego bilansu masy lądolodu (prezentowanych przede wszystkim przez Duński Instytut Meteorologii). Według komentujących świadczą one o tym, że na Grenlandii przybywa lodu. Tymczasem, jak to zresztą przeczytamy na stronie Instytutu, jest to tylko jeden z elementów, które należy uwzględnić przy określaniu całkowitego bilansu masy lądolodu.

Powierzchniowy bilans masy lądolodu mówi o różnicy pomiędzy ilością śniegu, który spadł w konkretnym miejscu a ilością lodu, który w tym samym miejscu stopniał.

Całkowity bilans masy lądolodu uwzględnia także podpowierzchniowe topnienie i zamarzanie wody oraz, przede wszystkim, ilość lodu traconego w wyniku odłamywania się gór lodowych od tych lodowych jęzorów, które wyprowadzając lód z lądolodu sięgają aż do oceanu.

Rysunek 4: Film poklatkowy przedstawiający ruch lodowca Kangiata Nunata Sermia na Grenlandii

Jak przeczytasz dokładniej na przykład w naszym tekście o Antarktydzie, lód tworzący lądolód jest w ciągłym ruchu. Kolejne warstwy śniegu padającego w centrum lądu wywierają coraz większe ciśnienie na warstwy poniżej, powodując, że lód w głębi robi się plastyczny i zaczyna rozpływać na boki jak gęste ciasto. Gdy jęzory lodowców docierają do brzegu morza, są podmywane przez wodę i podważane przez fale, co powoduje co jakiś czas odłamywanie się i odpływanie kolejnych gór lodowych. To naturalny proces, który nie musi prowadzić do strat masy lądolodu – wystarczy, że straty są równoważone przez opady śniegu. Obecnie jednak sytuacja wygląda inaczej: chociaż opady śniegu na Grenlandii są dość intensywne, ubytki lodu przeważają (Khan i in.,2015, Wiese i in. 2016, Trusel i in., 2018). Szacuje się, że anomalie dynamiki ruchu lodu i produkcji gór lodowych, których powierzchniowy bilans masy nie obejmuje, odpowiadają za ok. 30%-50% strat masy lądolodu Grenlandii (van den Broeke et al., 2009, Enderlin et al., 2014, Andersen et al., 2015).

Co naprawdę pokazują mapy i wykresy Duńskiego Instytutu Meteorologii?

Kiedy zajrzymy na stronę Duńskiego Instytutu Meteorologii lub współprowadzony przez naukowców z tej instytucji Polar Portal, w pierwszym rzędzie zobaczymy mapy przedstawiające dobowy powierzchniowy bilans masy Grenlandii (rysunek 5). Pokazują one, w których częściach Grenlandii w konkretnym dniu spadła nowa warstwa śniegu (kolory niebieskie), a w których część lodu stopniała (kolory czerwone). Co roku zimą dominują przyrosty masy, latem pojawiają się jej ubytki.

Ponieważ gęstość świeżego śniegu, starego śniegu, firnu (śniegu nadtopionego i ponownie zmrożonego) i lodu są bardzo różne, wszystkie wartości przelicza się na „ekwiwalent wodny”, czyli grubość warstwy wody o takiej samej masie, jak masa nowej warstwy śniegu lub stopionej warstwy lodu. Wartości na mapie ustalane są na podstawie obserwacji ze stacji meteorologicznych oraz modelu pogody. W obliczeniach uwzględnia się wiele czynników: intensywność opadów, topnienie śniegu, lodu, ponowne zamarzanie wytopionej wody i sublimację śniegu (przechodzenie w stan gazowy bez stopienia).

Rysunek 5: Dobowy powierzchniowy bilans masy dla 1 lutego 2018 (po lewej) oraz 1 sierpnia 2018 (po prawej). Wartości przedstawiono jako wodny ekwiwalent śniegu/lodu. Kółeczka pokazują lokalizacje stacji pomiarowych programu PROMICE. Źródło: Polar Portal.

Widoczne na rysunku 5 dane są także przedstawiane zbiorczo, za pomocą wykresu (rysunek 6). Znajdziemy na nim sumę wkładów do powierzchniowego bilansu masy z całej powierzchni lądolodu. Pamiętajmy! Tu również nie uwzględnia się cielenia lodowców szelfowych – to wciąż tylko bilans powierzchniowy. Na wykresie zamieszczone są dane dla bieżącego i poprzedniego sezonu (odpowiednio linia niebieska i beżowa) oraz dla porównania średnia z lat 1981-2020 (linia ciemnoszara. Analizując, czy linia niebieska znajduje się pod czy nad ciemnoszarą, możemy określić, czy w poszczególnych dniach bilans był poniżej czy powyżej średniej. Ponieważ to suma dla całego lądolodu, tym razem jednostką są już gigatony (czyli miliardy ton, przy czym 1 mld ton odpowiada 1 km3 wody) na dzień (to trochę tak, jakby zdrapać z tortu cały lukier i położyć na wadze).

Rysunek 6: Dobowe powierzchniowe bilanse masy zsumowane dla całego lądolodu Grenlandii. Linia ciemnoszara – średnia z lat 1981-2010 (jasnoszary pas pokazuje zakres zmienności wykresów dla wszystkich lat z tego okresu), linia beżowa – wykres dla sezonu 2017-2018, linia niebieska – wykres dla sezonu 2018-2019 do 7.01.2019. Źródło: Duński Instytut Meteorologii.

Na podstawie codziennych oszacowań powierzchniowego bilansu masy, specjaliści obliczają także wartości zakumulowane, czyli wypadkowy bilans od ostatniego 1 września do bieżącej daty (rysunek 7). Na stronie Duńskiego Instytutu Meteorologii zobaczymy mapę w wartościach bezwzględnych (tj. ilość śniegu/lodu w ekwiwalencie masy, której wypadkowo przybyło lub ubyło od 1 września, rysunek 7, po lewej). Na stronie Polar Portal wykreślana jest też anomalia tej wartości, czyli jej odchylenie od średniej: dla każdego dnia zakumulowany bilans porównuje się ze średnią wartością dla tego dnia roku z okresu 1981-2010. Na takiej mapie możemy nawet zimą zaobserwować wartości ujemne – oznaczają one, że w bieżącym roku do bieżącego dnia spadło mniej śniegu (lub stopniało więcej lodu) niż zwykle w takim okresie (rysunek 7, po prawej).

Rysunek 7: Powierzchniowy zakumulowany bilans masy od 1.09.2018 do 7.01.2019. Po lewej wartości bezwzględne w milimetrach ekwiwalentu wody (źródło Duński Instytut Meteorologii), po prawej anomalia (odchylenie od średniej) względem okresu 1981-2010 (źródło Polar Portal), również w milimetrach ekwiwalentu wody.

Również te dane są prezentowane dodatkowo na zbiorczym wykresie (rysunek 8), na którym podobnie jak w przypadku rysunku 6 zobaczymy dla porównania wartości średnie i z poprzedniego sezonu. Dodatkowo mamy tu wykres dla rekordowego sezonu 2011-2012, w którym już samo powierzchniowe topnienie lodu w czerwcu lipcu i sierpniu wystarczyło do zlikwidowania prawie całego zimowego przyrostu. Była to (na szczęście) wyjątkowa sytuacja. Pamiętajmy bowiem, że oprócz tego zjawiska cały czas zachodzi spływ lodu do oceanu oraz odłamywanie się gór lodowych i dla zrównoważenia tego procesu powierzchniowy bilans masy powinien być zdecydowanie dodatni. Niestety, jak już napisaliśmy na początku artykułu, obecnie coroczne opady śniegu nie wystarczają by uzupełnić straty lodu, całkowity bilans masy Grenlandii jest ujemny i jej masa spada (patrz rysunek 3).

Rysunek 8: Zakumulowany powierzchniowy bilans masy dla kolejnych dni, zsumowany dla całego lądolodu Grenlandii. Początek sezonu to każdorazowo 1 września. Linia ciemnoszara – średnia z lat 1981-2010, czerwona – dane dla rekordowego sezonu 2011-2012, beżowa – dla poprzedniego sezonu (tu 2017-2018) a niebieska – dla bieżącego (tu 2018-2019 do 7.01.2019). Źródło Duński Instytut Meteorologii).

Serdecznie zachęcamy do śledzenia danych zamieszczanych na stronach Duńskiego Instytutu Meteorologii oraz Polar Portal. Oprócz powierzchniowego bilansu lodu w różnych odsłonach, znajdziecie tam również dane o zmianach zasięgu lodowców, zmianach masy lądolodu a także lodzie morskim i górach lodowych.

Dziękujemy Duńskiemu Instytutowi Meteorologii (Danmarks Meteorologiske Institut, DMI) za udostępnienie ilustracji do artykułu.

Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: dr Jakub Małecki

Opublikowano: 2013-10-10 11:19, aktualizacja: 2019-01-31 17:42
Tagi

Grenlandia pomiary i obserwacje

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