Lodowiec Doomsday na Antarktydzie może wkrótce się zawalić: nowe badania

Jedna rzecz, o której trudno zrozumieć kryzys klimatyczny jest to, że duże zmiany mogą nastąpić szybko. w 2019, byłem na pokładzie Nathaniel B. Palmer, wysoki na 308 stóp statek naukowo-badawczy, płynie przed lodowcem Thwaites w In Antarktyda. Pewnego dnia płynęliśmy po czystym morzu przed lodowcem. Następnego dnia otoczyli nas góry lodowe wielkości lotniskowców.

Jak później dowiedzieliśmy się ze zdjęć satelitarnych, w ciągu około 48 godzin mieszanka lodu o szerokości około 21 mil i głębokości 15 mil pękła i rozproszyła się w morzu.

To był przerażający moment. Lodowiec Thwaites jest wielkości Florydy. To korek z całej pokrywy lodowej Antarktyki Zachodniej, który zawiera wystarczającą ilość lodu, aby podnieść poziom morza o 10 stóp. Mieszanina, która się rozpadła, nie była częścią samego lodowca, ale raczej mieszanką gór lodowych i lodu morskiego, które trzymały się razem obok niego. Jednak pomysł, że może się zawalić z dnia na dzień, był zaskakujący.

Jak się okazało, łamanie lodu, którego była świadkiem, nie było wydarzeniem niezwykłym. Kilka tygodni temu naukowcy wzięli udział w Międzynarodowa współpraca na lodowcu Thwaites, pięcioletni wspólny program badawczy o wartości 25 milionów dolarów realizowany przez amerykańską Narodową Fundację Nauki i brytyjską Radę Badań nad Środowiskiem Naturalnym, przedstawił swoje najnowsze badania. Opisują odkrycie pęknięć i szczelin we wschodnim szelfie lodowcowym Thwaites i przewidzieli, że szelf lodowy może pęknąć jak rozbita szyba samochodu za mniej niż pięć lat. „Nie rozprzestrzeni się w morzu tak szybko, jak to widziałem, kiedy tam byłem” – powiedziała mi Erin Pettit, glacjolog z Oregon State University i jeden z głównych badaczy ITGC. Ale podstawowy proces jest taki sam. Szelf lodowy rozpada się i może zniknąć za mniej niż dekadę”.

Biorąc pod uwagę toczącą się wojnę o amerykańską demokrację i śmiertelne żniwo pandemii Covid, utrata szelfu lodowego na odległym kontynencie zamieszkanym przez pingwiny może nie wydawać się wielką wiadomością. Ale w rzeczywistości pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej jest jednym z najważniejszych punktów zwrotnych w systemie klimatycznym Ziemi. Jeśli lodowiec Thwaites zapadnie się, otworzy to drzwi dla reszty pokrywy lodowej Antarktydy Zachodniej, która ześlizgnie się do morza. Na całym świecie 250 milionów ludzi żyje w promieniu trzech stóp od linii przypływu. Podniesienie się poziomu morza o dziesięć stóp byłoby katastrofą, która zgina świat. To nie tylko Miami, ale prawie każde nisko położone nadmorskie miasto na świecie.

Jednak przewidywanie rozpadu pokrywy lodowej i konsekwencji dla przyszłego wzrostu poziomu morza jest obarczone niepewnością. W końcu w zależności od różnych scenariuszy emisji Międzyrządowy panel ds. zmian klimatycznych Według raportu, pod koniec stulecia poziom morza może wzrosnąć o zaledwie jedną stopę lub o około sześć stóp (oczywiście wzrost poziomu morza nie zatrzyma się w 2100 roku, ale ta data stała się wspólna norma) . „Różnica między nimi [models] „Dużo żyć i pieniędzy” – mówi Richard Alley, glacjolog z Penn State University i jeden z największych glacjologów naszych czasów. Alley dodaje: „Najbardziej prawdopodobne miejsce do tworzenia [the worst scenario] Thwaites. „

Lub, ujmując to bardziej przekonująco: „Jeśli nastąpi katastrofa klimatyczna”, powiedział mi kiedyś Ian Howat z Ohio, „prawdopodobnie zacznie się ona w Thwaites”.

Problem w tym, że zrozumienie tego, co dzieje się w Thwaites, jest bardzo skomplikowane. Jak pisałem w 2017 roku:

Problem z Thwaites, jednym z największych lodowców na świecie, polega na tym, że naukowcy nazywają go również „systemem progowym”. Oznacza to, że zamiast powoli topić się jak kostka lodu w letni dzień, przypomina raczej domek z kart: jest stabilny, dopóki nie zostanie odepchnięty, a potem zapada się.

Thwaites bardzo różni się od innych dużych lodowców, takich jak te na Grenlandii. Po pierwsze, nie topi się od góry z powodu wyższej temperatury powietrza. Topi się od dołu, z powodu cieplejszej wody oceanicznej żywiącej się jej wnętrzem. Co najważniejsze, teren pod pokrywą lodową Antarktydy Zachodniej jest specyficzny. „Pomyśl o tym jak o gigantycznej misce zupy wypełnionej lodem”, powiedział mi Sridhar Anandakrishnan, ekspert w dziedzinie glacjologii polarnej z Penn State University. W analogii misy krawędź lodowca — miejsce, w którym lodowiec opuszcza ląd i zaczyna się unosić — znajduje się na krawędzi misy 1000 stóp lub więcej poniżej poziomu morza. Naukowcy nazywają tę wargę „linią bazową”. Pod krawędzią teren leży daleko w dół zbocza przez setki mil, aż do transantarktycznych gór, które dzielą Antarktydę Wschodnią i Zachodnią. W najgłębszej części basenu lód ma grubość około dwóch mil.

Oznacza to, że gdy ciepła woda znajdzie się pod lodem, może spłynąć po zboczu misy, osłabiając lód od dołu. Dzięki mechanizmowi zwanemu „niestabilnością szelfu morskiego” można uzyskać coś, co sprowadza się do niekontrolowanego zapadania się pokrywy lodowej, co może bardzo, bardzo szybko podnieść globalny poziom mórz.

Dlatego, kiedy pisałem 2017 tocząca się skała Historia O Thwaitesie, nazywanym „The Lodowiec Zagłady. (Nazwa utknęła – jeśli wpiszesz teraz frazę w Google, otrzymasz pół miliona wyników.)

W najgorszym przypadku, jak szybko Thwaites może upaść? nikt nie wie. Dane IPCC są najlepszym dowodem na wzrost poziomu morza do końca tego stulecia, chociaż Alli ostrzega mnie, że wzrost poziomu morza o sześć stóp o 2100 r. liczy się jako Nie Najgorszy scenariusz.

„Nie znamy górnej granicy szybkości, z jaką może to nastąpić”, mówi Alli. Mamy do czynienia z wydarzeniem, którego żaden człowiek nigdy nie był świadkiem. Nie mamy na to odpowiednika”.

W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy poczynili znaczne postępy w zrozumieniu dynamiki Thwaites. Podczas naszego rejsu w 2019 r. naukowcy odkryli baseny na dnie morza, które umożliwiały przepływ ciepłej wody pod szelfem lodowym. Naukowcy zmapowali dolną stronę samego lodowca, wyśledzili uskoki w szelfie lodowym i zidentyfikowali punkty kotwiczenia, które mogą spowolnić cofanie się lodu. Zmiana była dramatyczna: „Tempo utraty lodu netto z lodowca Thwaites jest ponad sześciokrotnie wyższe niż we wczesnych latach 90.”, mówi Rob Larter, geofizyk z British Antarctic Survey, który był głównym naukowcem podczas mojej podróży na Antarktydę. w roku 2019.

Niedawne wieści o zawaleniu się wschodniego lodowca Thwaites w ciągu następnych pięciu lat nie były zaskoczeniem dla nikogo, kto uważnie śledzi naukę. Po nagłym rozpadzie larsen b Szelf Lodowy W 2002 roku naukowcy zdali sobie sprawę, że Antarktyda była znacznie mniej stabilna, niż wielu sądziło. Odkrycie pęknięć i szczelin w Thwaites dodatkowo podkreśla dynamikę zmian, które już zachodzą.

Żeby było jasne, istnieje ogromna różnica między półką lodowcową a samym lodowcem. Szelf lodowy jest jak miniatura wyrastająca z lodowca i unosząca się na oceanie. Ponieważ faktycznie unosi się na wodzie, kiedy topi się, samo w sobie nie przyczynia się do wzrostu poziomu morza (podobnie jak topi się kostki lodu w szklance, nie podnoszą poziomu płynu).

Ale szelfy lodowe są ważne, ponieważ wspierają lodowce. Podobnie jak latające przypory Notre Dame, zapewniają ścianom lodową stabilność. A kiedy się rozpada, lodowce na lądzie mogą swobodnie spływać do morza znacznie szybciej. I to Robić Wzrost poziomu morza.

Cóż, jeśli Thwaites straci znaczną część szelfu lodowego w ciągu pięciu lat, to wielka sprawa.

Ale nawet jeśli rozbije się duża część lodowego szelfu, w sposobie, w jaki to się stało, istnieje wiele niewiadomych złożoności. „Pierwsze pytanie brzmi: jeśli szelf lodowy będzie nadal pękał, czy cały szelf lodowy zostanie utracony, czy też pozostanie krótki szelf lodowy, przynajmniej w niektórych miejscach?” Richarda Allie Russella. „Prawie wszystkie podpory lodowe na szelfie lodowym generują tarcie, które utrudnia niepływający lód, więc utrata części, większości lub całego lodowego szelfu zwiększy przepływ niepływającego lodu do oceanu. Ale najważniejsze podpory mają tendencję do pojawiają się w pobliżu obszaru uziemienia, więc jeśli lewy szelf lodowy jest krótki, może nadal zapewniać ważne wsparcie, a przyspieszenie i rozluźnienie przepływu byłoby mniejsze niż w przypadku pełnego szelfu lodowego.

Tutaj widzisz problem. Nawet przewidzenie, w jaki sposób pęknięcia szelfu lodowego wpłyną na przepływ lodowców, jest trudne do oszacowania.

A to tylko jedna z niewiadomych, z którymi borykają się naukowcy, próbując przewidzieć, czy Miami będzie pod wodą do 2100. Istnieje większa niepewność co do miejsca i czasu pękania lodu oraz o ile cieplejsza woda zostanie zepchnięta pod lodowiec. Zmieniające się wiatry i prądy oceaniczne powodują, że dno lodowca przyspieszy lub spowolni ześlizgiwanie się lodowca do morza. To, czy podłoże jest twarde jak skała, czy nawet błotniste, może mieć ogromny wpływ na prędkość lodowca, podobnie jak tekstura śniegu wpływa na prędkość zjazdu z góry. „Lód żyje” – mówi Pettitt. „Rusza się, płynie i załamuje w sposób, który jest trudny do przewidzenia”.

Paradoksalnie im więcej badacze dowiadują się o tym, co dzieje się w Thwaites, tym więcej większy kontrast Zostań najnowszymi modelami klimatycznymi o jego przyszłości. Rozważ wyniki dwóch modeli autorstwa wybitnych naukowców opublikowanych obok siebie w charakter temperamentu wcześniej w tym roku. Jeden model sugeruje, że Thwaites pozostaje dość stabilny, dopóki temperatura nie wzrośnie powyżej 2°C. Wtedy wszystko się wali. Thwaites zaczyna spadać do morza jak rząd kostek domina zepchniętych ze stołu i wkrótce zabiera ze sobą resztę lądolodu Antarktyki Zachodniej. A kiedy katastrofa się rozpocznie, zgodnie z tym modelem, nie będzie można jej zatrzymać – przynajmniej w ludzkiej skali czasowej. W ciągu mniej więcej wieku globalny poziom mórz może wzrosnąć nawet o 10 stóp, potencjalnie zalając południową Florydę, Bangladesz i wiele innych nizinnych obszarów świata.

W drugim modelu globalny wzrost poziomu mórz różni się tylko o 4 cale między globalnym wzrostem temperatury o 1,5°C a wzrostem temperatury o 3°C (co jest nieco wyższe niż to, do czego zmierzamy w obecnych scenariuszach emisji). Wiele z tego pochodzi ze zwiększonego topnienia na Grenlandii i lodowcach górskich. W przypadku Antarktydy artykuł wyraźnie mówi: „Nie ma wyraźnej zależności od scenariusza emisji dla Antarktydy”.

Więc co z tym wszystkim zrobimy?

„Obecna różnica między przewidywaniami modelu jest w rzeczywistości dobrym znakiem, ponieważ oznacza, że ​​naukowcy patrzą na różne parametry, reprezentacje procesów i hipotezy”. On pisze Jeremy Pacis, geofizyk z Uniwersytetu Michigan. Pacis sugeruje, aby nie skupiać się tak bardzo na długoterminowej niepewności, a zamiast tego podkreślać to, co naukowcy wiedzą o następnych kilku dekadach. „Umiejętność modeli w przewidywaniu zmian poziomu morza w skali dekadowej jest wysoka i mamy już wykonalne prognozy na te skale czasowe. Musimy potwierdzić ten fakt w dyskusjach z członkami społeczności, interesariuszami i decydentami, aby mogli iść naprzód z ważnym planowaniem adaptacji i łagodzenia.”

Jednak w dłuższej perspektywie nie jest jasne, czy można zatrzymać dynamikę zapadania się pokrywy lodowej w Thwaites. Jak lodowaty naukowiec Eric Regno Umieść to w 2015 roku, na Antarktydzie, „lont został przepalony”. Nawet jeśli jutro zmniejszymy emisje dwutlenku węgla do zera, ciepła woda będzie płynąć pod pokrywą lodową przez dziesięciolecia, destabilizując lód i popychając lodowiec w kierunku ostatecznego zapadnięcia się. Nie oznacza to, że ograniczenie zanieczyszczenia dwutlenkiem węgla do zera nie jest ważnym celem – tak naprawdę nic nie jest ważniejsze ani pilniejsze. „Możemy mieć niewielki margines bezpieczeństwa na Antarktydzie, ale nie ogromny” – mówi Alli. Nawet jeśli bezpiecznik jest bycie Szybkie ograniczenie emisji może spowolnić całość do 1000-letniego rozłamu, który da nam więcej czasu na adaptację. Tak czy inaczej nasza przyszłość jest zapisana w lodzie.

Redaktor współpracujący Jeff Goodell dużo pisał na temat Lodowca Doomsday. Możesz posłuchać relacji audio z jego podróży do Thwaites tutaj.