Lodowiec Thwaites to bez wątpienia najbardziej medialny lodowiec świata, bo kilka razy w roku popularne serwisy internetowe poświęcają mu lepszej lub gorszej jakości wzmianki nawiązujące do najnowszych badań naukowców. Na dziennikarskie zainteresowanie niewątpliwie wpływa jego chwytliwy i pobudzający wyobraźnię pseudonim – „Lodowiec Zagłady” (ang. Doomsday Glacier). Czy faktycznie jest tak groźny? Odpowiadamy na najważniejsze pytania.

Zdjęcie satelitarne: lodowiec Thwaites.
Ilustracja 1. Zdjęcie satelitarne pływającej krawędzi Lodowca Thwaites (dolna część kadru) rozpadającej się na tysiące gór lodowych (środek kadru), tu zanurzonych w gęstym od kry Morzu Amundsena.
Źródło: Copernicus Sentinel 2/SentinelHub/ESA/CC BY 2.0

0. Dla zabieganych: krótkie podsumowanie wiedzy o Lodowcu Thwaites

Lodowiec Thwaites to ogromny, osadzony częściowo pod wodą, fragment lądolodu Zachodniej Antarktydy. Ze względu na ocieplenie klimatu (a przede wszystkim oceanu),  być może wszedł w fazę samonapędzającego się rozpadu, którego nic nie zatrzyma. Oznaczałoby to nieunikniony już wzrost poziomu morza rzędu trzech metrów w skali nadchodzących stuleci. A trzeba przy tym pamiętać, że do wzrostu poziomu morza dokładają się także topniejące lodowce z innych części świata oraz wzrost objętości rozgrzewającej się wody (rozszerzalność termiczna cieczy). Dobre podsumowanie zaprezentowano w poniższym filmie produkcji Vox:

1. Co to jest i gdzie leży Lodowiec Thwaites? Jak wygląda?

Lodowiec Thwaites położony jest na tzw. Antarktydzie Zachodniej. Termin ten może być dość konfudujący w przypadku kontynentu okalającego biegun południowy. Gdybyśmy stanęli na tym geometrycznym punkcie, krok w absolutnie każdym kierunku byłby krokiem na północ, a określenia zachód i wschód traciłyby zastosowanie. 

Geografowie dzielą jednak biały kontynent na dwie zasadnicze części: zachodnią i wschodnią, z grubsza nawiązując do nazewnictwa odpowiadających im półkul Ziemi (Ilustracja 2). Zachodnia Antarktyda obejmuje więc tereny w przybliżeniu na południe od Ameryki Południowej, tj. od Półwyspu Antarktycznego (choć w niektórych klasyfikacjach Półwysep traktowany jest jako osobny region), aż do Gór Transantarktycznych przecinających w poprzek cały kontynent. 

Wschodnia Antarktyda jest większa i położona jest na południe od Afryki i Australii, obejmuje Płaskowyż Polarny z biegunem południowym. Obie główne części kontynentu Antarktydy pokryte są lądolodami, czyli gigantycznymi, kopulastymi formami lodowców grubymi na tysiące metrów i spoczywającymi na skałach podłoża.

Mapa: kula ziemska widziana od strony bieguna południowego, Antarktyda.
Ilustracja 2. Położenie lodowca Thwaites (czerwień) na tle mapy Antarktydy i półkuli południowej.
Źródło: TUBS/Wikimedia/CC BY-SA 3.0, zmienione.

Lodowiec Thwaites nie przypomina „klasycznych” lodowców, jakie występują np. w Alpach. W przeciwieństwie do nich nie jest indywidualną, wyraźnie wyodrębnioną masą lodu powstałą w wysokich górach i otoczoną przez strome skały, a raczej ogromnym fragmentem kopuły lądolodu Zachodniej Antarktydy, o częściowo umownych granicach (Ilustracja 2). To trochę tak, jak z granicami mniejszych mórz tworzących Morze Śródziemne lub oceany: są częścią większej całości, ale ich granice trzeba czasem poprowadzić arbitralnie wybierając jedno lub kilka kryteriów z szerszego wachlarza możliwości. 

Strumień lodu Thwaites’a wpada do Morza Amundsena – regionu Antarktyki, który jest trudno dostępny, ze względu na oddalenie od stacji naukowych i silne zlodzenie przez cały rok. 

Lodowce antarktyczne są na tyle zimne i wytrzymałe, że gdy ich krawędź dotrze do morza rozwijają tzw. półki lodowe. Powstają one wtedy, gdy lód znajduje się w wodzie na tyle głębokiej, że wyporność odkleja go od dna morskiego wzdłuż tzw. linii gruntowania. Prowadzi to do uformowania unoszącej się przy powierzchni wody grubej na setki metrów lodowej platformy: półki lodowej, zwanej też lodowcem szelfowym (Ilustracja 4A). 

Półki pełnią ważną funkcję stabilizacyjną na Antarktydzie – hamują spływ lodu do oceanu, więc ich ewentualne zniszczenie prowadzi do przyspieszonego ruchu i wzmożonego pozbywania się masy w postaci gór lodowych. Lodowiec Thwaites także ma swoją półkę, choć jest już ona w fatalnym stanie (czytaj więcej o półce Thwaites’a pod pytaniem 5). 

2. Dlaczego Lodowiec Thwaites jest ważny? Czy podnosi poziom morza? Jak wielki jest Lodowiec Thwaites?

Lodowiec Thwaites interesuje glacjologów z wielu przyczyn, ale najważniejszą z nich jest jego gigantyczna objętość połączona z niestabilnością i z coraz szybszymi stratami masy. 

Niestabilność lodowca związana jest z niefortunnym ukształtowaniem podłoża (czytaj więcej pod pytaniem 3) oraz z rozpadem jego półki lodowej, pełniącej rolę hamulca dla ruchu lodu w stronę oceanu (więcej pod pytaniem 5). 

Czoło Lodowca Thwaites ma ok. 120 km długości, co czyni je światowym rekordzistą. Najczęściej podawana powierzchnia lodowca to 192 tys. km2 (ponad pół Polski!), a jego objętość to blisko 500 tys. km3, z czego ponad połowa wystaje ponad poziom morza. 

Tak wielka ilość lodu sprawia, że jego całkowite stopienie przełożyłoby się na bezpośredni wzrost poziomu morza aż o 65 cm (zakładając, że stopienie części podwodnej ma na poziom morza wpływ marginalny). Niszczenie Lodowca Thwaites już obecnie skutkuje wzrostem poziomu morza o ok. 0,2 milimetra rocznie, co stanowi 4% całkowitego tempa wzrostu (to największe pojedyncze źródło dodatkowej wody w oceanie).

Zdjęcie lotnicze: lodowiec Thwaites.
Ilustracja 3: Lodowiec Thwaites widziany z okien samolotu badawczego podczas kampanii pomiarowej IceBridge NASA. Zdjęcie: Jim Yungel, NASA.

Zanik Lodowca Thwaites pociągnąłby za sobą także drastyczne skutki pośrednie. Sąsiednie sektory lądolodu, nieco mniejsze, lecz ulegające podobnym przemianom, mogą wraz z rozpadem Thwaites’a podążyć dokładnie w tym samym kierunku – ku wyniszczeniu. 

Ich rozpad dodałby w najgorszym razie ponad dwa metry do wzrostu poziomu morza. Taka zmiana przemodelowałaby wybrzeża na całym świecie i wymazała z map wiele miast nadmorskich. 

Istotna uwaga: rozpad i wytopienie wielkiej części Zachodniej Antarktydy zajmie przynajmniej kilkaset lat.

3. Dlaczego Lodowiec Thwaites jest niestabilny?

Pomimo niskiej temperatury powietrza przez cały rok duża część antarktycznych lodowców szybko traci masę, przede wszystkim ze względu na kontakt z coraz cieplejszymi wodami morskimi. 

W przypadku Lodowca Thwaites topnienie podwodne zainicjowało kaskadę procesów dążących do jego całkowitego zniszczenia.

Masa Lądolodu Zachodniej Antarktydy (ang. West Antarctic Ice Sheet, w skrócie WAIS) przez miliony lat wgniatała skorupę ziemską w taki sposób, że jego podłoże przypomina kształtem wielką misę: im bliżej środka kopuły WAIS, tym głębiej wgniecione jest podłoże, na setki i tysiące metrów poniżej poziomu morza. Dawne i obecne lądolody o takiej charakterystyce glacjolodzy nazywają lądolodami morskimi (ang. marine ice sheet). Z natury są one bardzo wrażliwe na zmiany oceaniczno-klimatyczne ze względu na niekorzystną geometrię dna i zanurzenie dużej części lodu głęboko pod wodą. Wizję prawdopodobnego przebiegu rozpadu takich mas lodowych nakreślili badacze jeszcze w latach 1970. Procesy biorące udział w niszczeniu takiego częściowo „podwodnego” lądolodu nazwano zbiorczo niestabilnością lądolodu morskiego (ang. marine ice sheet instability). To właśnie ta niestabilność powoduje, że Lodowiec Thwaites jest zagrożony.

Schemat: lodowiec szelfowy i jego kontakt z podłożem oraz wodą oceaniczną.
Ilustracja 4.  Niestabilność lądolodów morskich, w tym Lodowca Thwaites, jest skutkiem niekorzystnego ukształtowania podłoża opadającego w głąb kontynentu. Ilustracja A pokazuje inicjalną sytuację Lodowca Thwaites, którego pozycja jest w równowadze z tempem podwodnego topnienia spodniej części lodowca i jego półki lodowej (oznaczonej tu jako „lodowiec szelfowy”). Na ilustracji B doszło do wzrostu topnienia, przez co linia gruntowania wycofała się na głębszą wodę. To z kolei poskutkowało wzrostem tempa spływu lodu do oceanu, w efekcie czego półka lodowa jest bardziej spękana i ulega wzmożonej dezintegracji na góry lodowe. Dalsze wycofywanie linii gruntowania na coraz głębsze pozycje będzie nasilać proces niszczenia.
Źródło: Jakub Małecki/GlacjoBLOGia/za zgodą.

Misowaty kształt podłoża lądolodów morskich, w tym Lodowca Thwaites, powoduje, że gdy ich krawędzie cofają się na skutek ocieplenia, linia gruntowania (linia wzdłuż której lód traci kontakt z podłożem) przemieszcza się ku coraz głębszym częściom dna morskiego (Ilustracja 4B). Względnie ciepła woda głębinowa zyskuje wtedy dostęp do coraz większej części lodowca i efektywnie ją wytapia. To z kolei przesuwa linię gruntowania na wody jeszcze głębsze, przez co mechanizm wzmożonego topnienia sam się napędza. 

Na tym nie koniec. Gdy spód lodowca zanurzony jest w coraz głębszej wodzie, jednocześnie rośnie grubość lodu na linii gruntowania. Grubość ta jest kluczowym czynnikiem wpływającym na tempo przemieszczania lodu w stronę oceanu – im lód na linii gruntowania jest grubszy, tym spływ lodu jest szybszy (por. Ilustracje 3A i 3B). 

Gdy grubość lodu na linii gruntowania rośnie, jego ruch wyraźnie przyspiesza, a szybszy transport lodu skutkuje coraz silniejszym spękaniem półki lodowej i łatwiejszym odłamywaniem gór lodowych. Podobnie jak podwodne topnienie, również ten proces napędza raz zainicjowane straty masy lądolodów morskich. W skrajnych przypadkach, gdy wycofująca się linia gruntowania nie napotyka przez dziesiątki czy setki kilometrów płytszej wody, gdzie mogłaby osiągnąć względnie stabilną pozycję, może dojść do dynamicznego rozpadu wielkiej części lądolodu. Całkiem możliwe (choć jeszcze nie pewne), że proces ten już się rozpoczął właśnie na Lodowcu Thwaites.

W przyszłości może pojawić się jeszcze jeden hipotetyczny mechanizm, który może przyśpieszyć rozpad Lodowca Thwaites. Wraz z wycofywaniem się lądolodu i rozpadem podgryzanych przez ocean półek lodowych mogą utworzyć się bardzo wysokie lodowe klify – nowe krawędzie lodowca Thwaites. Symulacje wskazują, że gdy ich wysokość przekroczy 100 metrów, nie będą w stanie utrzymać się w pionie i będą zawalać się pod własnym ciężarem. Nazwa się to niestabilnością morskich klifów lodowych (ang. marine ice cliff instability). Badacze nie są jeszcze pewni, czy proces ten wystąpi, ale jeżeli tak, to miałby on potencjał do znacznego przyspieszenia niszczenia lodowca, co skutkowałoby dużo szybszym wzrostem poziomu morza.

Mechanizm niestabilności lądolodów morskich opisano pełniej na GlacjoBLOGii.

4. Co działo się z Lodowcem Thwaites w ostatnich dekadach? Ile lodu traci?

W latach 2018-2025 badaniami Lodowca Thwaites zajmuje się przede wszystkim międzynarodowa grupa badaczy skupiona wokół projektu International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC). Wcześniejsze prace doszły m.in. do następujących wyników:

  • Lodowiec Thwaites coraz szybciej traci masę, ostatnio w średnim tempie około 50-75 gigaton (czyli miliardów ton) na rok lub około dwa tysiące ton na sekundę. Tak wielka ilość traconej wody pokryłaby w rok całą Polskę warstwą 16 centymetrów, a wlewając się do oceanu odpowiada za około 0,2 mm wzrostu poziomu morza rocznie, co stanowi 4% całkowitej wartości tego wzrostu wynoszącej 3,5-4 mm rocznie. 
  • Niemal cała powierzchnia Lodowca Thwaites obniża się. W dolnych częściach lodowca grubość lodu spada o 3-4 metry na rok, zarówno przez topnienie powierzchni, jak i przyspieszony spływ lodu ku morzu.
  • Linia gruntowania Lodowca Thwaites wycofuje się w tempie kilkuset metrów rocznie na skutek intensywnego topnienia podwodnego. Względnie ciepła woda głębinowa wdziera się coraz głębiej i głębiej pod lodowiec (Ilustracja 4).
  • Grubość lodu na obecnej linii gruntowania Lodowca Thwaites jest bardzo duża (800-1200 m), czego skutkiem jest około dwukrotny wzrost prędkości ruchu lodu w stronę morza w ostatnich 30 latach. Obecne tempo ruchu lodu przekracza już miejscami dwa-trzy kilometry rocznie.
  • Unoszące się na wodzie przedłużenia lodowca – półki lodowe lub lodowce szelfowe – ulegały ciągłemu niszczeniu na skutek spadku grubości (obecnie od 2 do 10 metrów rocznie) i rozwoju gęstej siatki szczelin (Ilustracja 1). 

Ogólnie rzecz ujmując, w okresie obserwacji satelitarnych stan Lodowca Thwaites i jego półek lodowych systematycznie się pogarszał. Niedawne badania oceanograficzne przedpola lodowca rzuciły natomiast nieco światła na jego zachowanie w ostatnich około stu-dwustu latach. Analizując pozostawione na morskim dnie ślady naukowcy doszli do wniosku, że lodowiec doświadczył okresu bardzo szybkiego cofania się (gwałtowniejszego niż obecnie) zanim emitowany przez człowieka dwutlenek węgla zaczął silnie wpływać na temperaturę atmosfery i oceanów. Linia gruntowania wycofała się wówczas o ponad dwa kilometry w zaledwie pół roku. Autorzy badań ocenili, że podobnych epizodów szybkiego wycofywania możemy spodziewać się wkrótce. 

Animacja: zobrazowania satelitarne pokazujące ruch półki lodowej Lodowca Thwaites.
Ilustracja 5: Sekwencja radiowych zobrazowań satelitarnych przedstawiająca ruch półki lodowej Lodowca Thwaites w latach 2015-2022. W dolnej części animacji – część lodowca osadzona na dnie morskim, ruch lodu z dołu ku górze kadru; w części górnej – Morze Amundsena z szybko zmieniającą się pokrywą lodu morskiego; w centrum po lewej – szybko poruszająca się zachodnia część półki rozpadająca się na tysiące małych gór lodowych; w centrum po prawej – wschodnia, powolna część półki, której północna (tu: górna) krawędź podparta jest od spodu o niewidoczny podwodny garb. Przewidywana wkrótce utrata kontaktu z garbem spowoduje rozpad wschodniej części półki. Źródło: Copernicus Sentinel 1/SentinelHub/ESA/CC BY 2.0

Wyniki tych badań pokazują jednak, jak niewiele wiemy o ewolucji lodu Antarktydy w erze przed-satelitarnej. Nie jest wykluczone, że dla Lodowca Thwaites dość normalne są okresy szybkiego odwrotu, a jeśli tak, to być może jakaś część obecnie zachodzących zmian także ma naturalne podłoże związane z cyklem życiowym tej gigantycznej masy lodu? Póki co nie możemy tego rozstrzygnąć, ale nawet jeśli jest tak w istocie, to nie zmienia to zasadniczo niepokojąco wyglądającej przyszłości lodowca (więcej pod pytaniem 6).

5. Co dzieje się z Lodowcem Thwaites obecnie? Czy Thwaites może się rozpaść w kolejnych latach? Jaki jest stan jego półek lodowych?

Na przełomie 2021 i 2022 roku media szeroko opisywały nowe niepokojące odkrycia. Badacze ITGC różnymi metodami obserwowali ocalałe fragmenty półki lodowej Thwaitesa – unoszącego się na wodzie przedłużenia lodowca, które stanowi hamulec dla lodu spływającego od strony kontynentu i swoisty bufor bezpieczeństwa całego systemu. 

Półka w części zachodniej już praktycznie nie istnieje i nie spełnia swojej funkcji, ponieważ jest raczej konglomeratem luźnych gór lodowych spojonych ze sobą tylko cienką krą lodu morskiego (Ilustracja 1). Część wschodnia natomiast jeszcze funkcjonuje (Ilustracja 4): hamuje spływ części lodu do oceanu, ponieważ podparta jest o podwodny garb. 

Taki stan rzeczy nie utrzyma się jednak długo, ponieważ obserwacje naukowców jednoznacznie wskazują, że podwodne topnienie i rozwój pęknięć (od powierzchni i od spodu) systematycznie odczepiają wschodnią półkę od garbu. Jeżeli dotychczasowe tempo niszczenia tej ważnej strefy nie spowolni, całkowita utrata podparcia powinna nastąpić do 2025 roku. Wówczas półka prawdopodobnie rozpadnie się, a prędkość spływu lodu z kontynentu do oceanu wzrośnie. Tym samym także ten sektor czoła Lodowca Thwaites zacznie zrzucać do oceanu wielkie ilości masy w postaci gór lodowych. Więcej o tych badaniach dowiesz się z materiału video z konferencji prasowej zespołu ITGC.

Podkreślmy: to nie Lodowiec Thwaites ma się rozpaść do 2025 roku, lecz jego mały, choć ważny, pływający fragment – wschodnia półka lodowa.

6. Jaka przyszłość może czekać Lodowiec Thwaites? Ile czasu mu pozostało?

Do roku 2025 może rozpaść się ostatni fragment jego półki lodowej, który wciąż wyraźnie spowalnia spływ dużej części lodu w kierunku oceanu. Brak półki ułatwi lodowcowi zrzucanie kolejnych tysięcy gór lodowych do Morza Amundsena (więcej pod pytaniem 5).

Znajomość ukształtowania podłoża Lodowca Thwaites skłania do wniosku, że jego długoterminowa przyszłość maluje się w czarnych barwach. Naukowcy są zdania, że Lodowiec Thwaites podlega niestabilności typowej dla lądolodów morskich (ang. marine ice sheet instability; czytaj więcej pod pytaniem 3) oraz że – być może – wszedł już w fazę samonapędzającego się rozpadu, którego nie da się zatrzymać. 

Mapa: Ukształtowanie podłoża Antarktydy i - w powiększeniu - lodowca Thwaites.
Ilustracja 6: Ukształtowanie podłoża Lodowca Thwaites (gruby kontur) niemal w całości znajduje się poniżej poziomu morza (niebieskie barwy; zielone i brązowe – powyżej poziomu morza). W granicach lodowca bardzo mało jest stref płytszych, na których wycofująca się linia gruntowania mogłaby znaleźć stabilną pozycję. Wkładka w lewym dolnym narożniku przedstawia całą Antarktydę. Skala mapy w prawym górnym narożniku.
Źródło: thwaites-explorer.org  

Linia gruntowania lodowca wycofuje się w głąb kontynentu w tempie setek metrów rocznie (Ilustracja 4). Niestety, proces ten raczej nie spowolni, ponieważ ukształtowanie podłoża Lodowca Thwaites jest skrajnie niekorzystne (Ilustracja 5). Po pierwsze, na niemal całej swojej powierzchni spód lodowca spoczywa głęboko poniżej poziomu morza, miejscami nawet ponad dwa tysiące metrów. Po drugie, geometria dna umożliwia swobodny dopływ ciepłych wód głębinowych do spodu lodowca, które intensywnie topią go od spodu. Po trzecie, występują tu głębokie na setki metrów szerokie podlodowe doliny kanalizujące ruch wielkiej części lodu, wzdłuż których nie występują istotnie wyniesienia. Oznacza to, że wycofująca się linia gruntowania przez setki kilometrów nie będzie miała szans, aby trafić na wypłycenie, które mogłoby tymczasowo ustabilizować jej pozycję i przyhamować utratę masy.

Jeżeli dalsze badania potwierdzą wejście Lodowca Thwaites w fazę dynamicznego i nieodwracalnego rozpadu, oznaczać to będzie, że świat skazany jest na znaczący wzrost poziomu morza: przynajmniej o 65 centymetrów tylko z tego jednego sektora Antarktydy, a najpewniej także o kolejne ponad dwa metry z sektorów sąsiadujących z Lodowcem Thwaites. Mimo przezwiska lodowca („Lodowiec Zagłady”) nie będzie to jednak proces gwałtowny: ze względu na jego gigantyczne rozmiary zniszczenie i stopienie Thwaites’a zajmie przynajmniej setki lat, a może i więcej, czego wiele doniesień medialnych nie podkreśla należycie.

Lodowiec Thwaites to obszar o wyjątkowym znaczeniu dla świata, niezwykle wrażliwy na zmianę klimatyczno-oceaniczną i jeden z najszybciej zmieniających się systemów lodowcowych. Nie należy się go jednak bać: nie zaleje nas gwałtowna fala wody roztopowej, choć kolejne generacje ludzi będą coraz bardziej odczuwać skutki jego rozpadu. Dziś należy go przede wszystkim zrozumieć i chronić klimat, aby zminimalizować tempo utraty jego masy.

dr Jakub Małecki

Fajnie, że tu jesteś. Mamy nadzieję, że nasz artykuł pomógł Ci poszerzyć lub ugruntować wiedzę.

Nie wiem, czy wiesz, ale naukaoklimacie.pl to projekt non-profit. Tworzymy go my, czyli ludzie, którzy chcą dzielić się wiedzą i pomagać w zrozumieniu zmian klimatu. Taki projekt to dla nas duża radość i satysfakcja. Ale też regularne koszty. Jeśli chcesz pomóc w utrzymaniu i rozwoju strony, przekaż nam darowiznę w dowolnej wysokości