poniedziałek, 11 listopada 2013

Topnienie lądolodu grenlandzkiego spowoduje... obniżenie poziomu morza

Tak, to prawda. Wbrem obiegowej opinii, stopnienie lądolodu grenlandzkiego nie spowoduje podniesienia poziomu morza na całym świecie. Można nawet uogólnić i stwierdzić, że nie wpłynie to na eustatyczne podniesienia poziomu morza. Są natomiast takie rejony świata, gdzie poziom morza wręcz obniży się. I to znacznie. Nawet do 100 m. Wiem, że w mediach szerzy się klimatyczny defetyzm i ogólnie wciska się ludziom, że zmniejszająca się czapa lodowa na Grenlandii spowoduje zalanie olbrzymich obszarów nadmorskich w Europie, w tym także i w Polsce. Dlaczego ja tak nie uważam?

Zacznę do tego, że Ziemia to nie drewniana, ani żelazna kula z rozlaną po powierzchni wodą, która wypełnia zagłębienia. Ziemia ma dość skomplikowany kształt. Na tyle skomplikowany i niepowtarzalny, że nazwano go geoidą. Geoida ma wybrzuszenia i zagłębienia, których powierzchnia nie pokrywa się z elipsoidalną linią referencyjną stosowaną do pomiarów wysokości. Trudno więc porównać ze sobą poziomy morza w różnych układach odniesienia. Linia "zero" jednego układu odniesienia może różnić się od takiej samej linii w drugim układzie nawet o 50 cm lub więcej w samej tylko Europie. Dla porównania - układ odniesienia Triest (Adriatyk) różni się od układu Kronsztad (Bałtyk) o +0.67 m w stosunku do powierzchni referencyjnej elipsoidy. Trudno więc orzec, czy zmiany poziomu morza np. w układzie Kronsztad dotyczą wyższego poziomu morza czy też odkształcenia geoidy.

Dopiero do kilkunastu lat znamy w miarę dokładny kształt geoidy, który można stosować jako globalny poziom odniesienia w pomiarach satelitarnych. Dlatego też dopiero od niedawna można mówić o globalnych zmianach. W dalszym jednak ciągu pomiary trwają i należy spodziewać się kolejnych, dokładniejszych odwzorowań powierzchni geoidy. Ostatni model grawitacyjny Ziemi EGM2008 pochodzi sprzed paru lat (np. Pavlis et al., 2012). Odkształcenia geoidy powodują, że część wody spływa do zagłębień w geoidzie, więc tam należy spodziewać się wzmożonego napływu wód, większego niż w miejscach wyniesionych. Np. wschodnie wybrzeża USA są obniżone w stosunku do Grenlandii o prawie 150 m (patrz poniższy rysunek). Nierównomierny rozkład materii w skorupie ziemskiej powoduje też nierównomierny rozkład potencjału grawitacyjnego. To jedna z przyczyn, dla której poziom morza nie będzie podnosił się równomiernie na całym świecie, jak w laboratoryjnej menzurce.
Kształt geoidy ziemskiej wg modelu EGM2008 z widocznymi odchyleniami w stosunku do referencyjnej elipsoidy (NGA).

Powyższy akapit zawiera także dalsze wytłumaczenie dotyczące lądolodu grenlandzkiego, który - jak się domyślacie - sporo waży. Z wyliczeń P.J. Petersena wynika, że lądolód grenlandzki waży 2.66946 x 1018 kg. To oczywiście dużo, więcej niż jesteśmy w stanie sobie wyobrazić. Taka masa lodu ma swój potencjał grawitacyjny, który przyciąga wodę oceanu i powoduje jej podniesienie w pobliżu Grenlandii. Gdy zdejmiemy z niej lądolód, Grenlandia stanie się lżejsza, a wtedy woda oceaniczna odpłynie od niej. Przyciąganie grawitacyjne Grenlandii z lądolodem powoduje wygięcie powierzchni oceanu w promieniu dochodzącym do 2000 km, zatem większość pn. Atlantyku ma powierzchnię grawitacyjnie podniesioną (rysunek poniżej).
Grawitacyjne ugięcie powierzchni oceanu w pobliżu obiektu o dużej masie (góra); zmiany poziomu morza w zależności od tego który lądolód stopnieje (wg Battersby'ego, 2013).
I tu pojawia się kolejna kwestia. Ciężki lądolód wgniata skorupę kontynentalną Grenlandii w plastyczny płaszcz ziemski. Gdy lód zniknie, lżejsza Grenlandia podniesie się. I teraz uwaga - stopnienie lądolodu to mniejsza grawitacja i podniesienie izostatyczne Grenlandii, które spowodują obniżenie poziomu morza u wybrzeży tej wyspy o około 100 m. Siedząc dostatecznie długo na brzegu Grenlandii zobaczymy, że morze cofa się i opada. Podobne zjawisko zachodzi na tarczy bałtyckiej, która ciągle jeszcze podnosi się po zrzuceniu lądolodu ostatniego zlodowacenia, powodując, że Bałtyk staje się coraz płytszy.

Zjawisko obniżenia poziomu morza dotknie w zasadzie całą Europę. Oczywiście im dalej od Grenlandii, tym obniżenie poziomu morza będzie słabsze, ale np. Islandia, Irlandia czy zachodnia Szkocja doczekają się obniżenia poziomu morza, zamiast ogłaszanego nieustannie podniesienia. W Polsce pewnie też poziom morza opadnie, ale nieznacznie (uwaga - nie biorę pod uwagę innych składowych zmian poziomu morza).

Oczywiście, zjawiska te nie zachodzą z dnia na dzień. Trudno więc dokładnie powiedzieć w jakim tempie będzie odbywało się izostatyczne podnoszenie tarczy grenlandzkiej i przyległych do niej obszarów. Z teoretycznych rozważań wynika, że Arktyka wolna od lodu spowoduje ostatecznie podniesienie poziomu głównie w południowym Atlantyku i pd. Pacyfiku - przy założeniu, że czapa lodowa Antarktydy pozostanie nietknięta. Pewien wpływ na poziom morza ma także woda z górskich lodowców, ale podobnie do Grenlandii, ona także spowoduje zdjęcie ciężaru z gór i ich izostatyczne podniesienie, a więc relatywne obniżenie poziomu morza.
Rekordowy zasięg lodu antarktycznego z września 2012 (NASA).
Z obserwacji ostatnich lat wynika, że faktycznie dość szybkiemu topnieniu Arktyki towarzyszy przyrost czapy lodowej na Antarktydzie, szczególnie w jej wschodniej części. W 2012 r. odnotowano rekordowy zasięg pokrywy lodowej Antarktydy, przy jednoczesnym, rekordowo małym lądolodzie grenlandzkim. Jak widać ubytkowi lodu w Arktyce towarzyszy przyrost lodu na antypodach. Czy te procesy równoważą się? Trudno powiedzieć. Jednocześnie notuje się wiarygodne dane o podnoszeniu się poziomu morza. Wydaje się jednak, że jest to w większości efekt przyrostu objętości wody wskutek podniesienia jej temperatury (termalnej ekspansji oceanu).
Jak wynika z powyższego obrazka wg Cazenave (tak, to Anny) i Nerema (2004), obecnie ekspansja termiczna ma największe znaczenie. Ci sami autorzy przedstawiają również zestawienie (patrz poniżej), z którego wynika, że udział lodu grenlandzkiego i antarktycznego w zmianach poziomu morza był na początku XXI w. trudny do oszacowania.

Świeżutkie dane z tego roku pokazują trendy zmiany masy lądolodu Antarktydy i Grenlandii, które również wskazują regiony gdzie dochodzi do przyrostu masy, szczególnie we wschodniej Antarktydzie (obrazek poniżej).
Trend zmiany masy lądolodu Antarktydy (a) i Grenlandii (b). Barwy od zielonej w stronę czerwieni i bieli wskazują przyrost masy lodu. Od zieleni w stronę granatu - ubytek masy (wg Barletta et al., 2013).
Myślę, że przyjdzie nam po prostu poczekać jeszcze trochę na analizę efektów globalnego wzrostu temperatury. Być też może, że nie dożyjemy jednoznacznego opracowania i problem pozostawimy wnukom.

Źródła:
Fot. w nagłówku: Christine Zenino (CC-BY)

Barletta, V.R. et al., 2013. Scatter of mass changes estimates at basin scale for Greenland and Antarctica. The Cryospherei, 7: 1411-1432. doi:10.5194/tc-7-1411-2013
Battersby, S., 2013. Where melting ice means retreating seas. New Scientist, 2915.
Cazenave, A. & Llovel, W., 2010. Contemporary Sea Level Rise. Annual Review of Marine Science, 2: 145-173. doi: 10.1146/annurev-marine-120308-081105
Cazenave, A. & Nerem, R.S., 2004. Present-day sea level change: observations and causes. Reviews of Geophysics, 42: 2003RG000139
Church, J.A. et al., 2010. Understanding Sea-Level Rise and Variability. Blackwell Publishing Ltd.
Mitrovica, J.X. et al., 2001. Recent mass balance of polar ice sheets inferred from patterns of global sea-level change. Nature, 409: 1026-1029.


14 komentarze:

Witam i dziękuję za kolejny świetny temat:) Zawsze z niecierpliwieniem czekam na kolejnego posta, by dowiedzieć się czegoś interesującego i zarówno "na czasie". A czyta się lekko i przyjemnie:) Miło dowiedzieć się, że nie grozi nam zalanie:) Przynajmniej jeden problem z głowy;) Pozdrawiam

A ja jestem za tym byśmy właśnie zrezygnowali z ropy, gazu itd na rzecz innej energii. Jako Polska uzależnieni jesteśmy od dostaw gazu. A to źle, i to od kogo, od Rosji. Powinniśmy brać przykład z Norwegów. Więcej prądu. Ropa to spaliny które wydychamy. To wojna o ropę, konflikty zbrojne. Twórca tego tekstu chyba o tym zapomniał. A przecież energia słoneczna to niewyczerpalne złoże energii i prawie za darmo! Olać gaz i ropę. Olać lobby atomowe, budujmy elektrownie geotermiczne, jak Norwegowie. Może to ohydne co oni piszą o CO2, ci ONI, władcy świata, ale warto pomyśleć o tym w kontekście następnych pokoleń. Więcej wyobraźni autorze.

Pani Izo, dziękuję za miłe słowa! Gdybym miał więcej czasu, chętnie pisałbym więcej. Niestety - obowiązki nie pozwalają :(
Drogi(a) Anonimowy(a) - akurat Norwegowie swoją potęgę zbudowali na gazie i ropie z Morza Norweskiego. Kolejna rzecz - produkcja ogniw do paneli słonecznych też wymaga energii i bilans nie koniecznie jest korzystny dla środowiska. Następnie - czy ja napisałem, że Grenlandia topi się z powodu podwyższonej zawartości CO2 w powietrzu? Owszem, topnienie pokrywa się z wysokim stanem tego gazu cieplarnianego w powietrzu, ale Grenlandia topi się także od spodu, z powodu stosunkowo wysokiego strumienia ciepła z płaszcza ziemskiego. Myślę, że na zmniejszanie się arktycznej czapy lodowej ma wpływ kilka czynników. O ile trudno w tej chwili negować szkodliwy wpływ człowieka na środowisko, o tyle trudno też wskazać jakie konkretnie długofalowe konsekwencje będzie to miało na globalny klimat, poza ogólnikami. Staram się do sprawy podchodzić racjonalnie, bez zacietrzewienia charakterystycznego dla orędowników każdej ze stron.

Najbardziej trzeba się obawiać nie topnienia lodów, ale termicznej rozszerzalności liniowej wody. To jest najgroźniejsze zjawisko grożące nam zalaniem...

No tak - właśnie tak napisałem pod koniec postu, z tym, że nazwałem to ekspansją termiczną (thermal expansion).

Świetny tekst.
Anonimowi dodam że winowajcą jest nie przemysł ale... konsumpcja. Jeśli sam jest bez winy, niech pierwszy rzuci kamieniem.
W przypadku zastosowania zwykłych solarów do ogrzewania wody i powierzchni mieszkalnych, w grę wchodzą ogromne koszty, a same płyny przewodzące ciepło są szkodliwe dla środowiska w razie wycieku.

ps.
nie na temat - gdzie mogę znaleźć (w internecie) coś o poszukiwaniach ród uranu na południu polski (Małopolska)?

Co do tzw. solarów, to przelicznik powierzchni panela do energii też jest dość skromny. Być może to się zmieniło, ale niedawno z 1 m kw. otrzymywało się 20 W energii. Łatwo sobie wyobrazić jaką powierzchnie zajmowałyby panele gdybyśmy chcieli zaopatrzyć miasto lub nawet niewielką wieś w energię.
Co do rud uranu w Małopolsce to poszukiwano ich głównie w Tatrach. W Polsce to Dolina Białego, gdzie jeszcze została sztolnia po próbach eksploatacji w latach 1950-55.
Można też zerknąć do publikacji J. Miecznika: Uran w Polsce - historia poszukiwań.. z 2011 roku. Może znajdziesz tam coś dla siebie :)

Artykuł bardzo interesujący, natomiast komentarz Anonima z godziny 3:11 wygląda jak do zupełnie innego tekstu, może się pomylił, lub czegoś nie doczytał?
Co do kopalni Uranu - Kletno, masyw Śnieżnika.

Anonimie z 20 listopada - o tej to ja wiem. Ale jestem zbieraczem ciekawostek lokalnych. Wiem o wierceniach w poszukiwaniu rud uranu, robionych przy okazji np wierceń w poszukiwaniu gazu łupkowego. Znam miejsce w pobliżu (Golanka), po prostu chciał bym moc powiedzieć , gdy będę tamtędy prowadził rajd, na ten temat coś więcej.

Z żalem muszę przestać subskrybować ten blog, bo dopuszcza się Pan dużej i świadomej manipulacji, czym utracił Pan w moich oczach wszelką wiarygodność. Skala jest taka, że nie można tego zrzucić na wpadkę, szczególnie biorąc pod uwagę, że poprawne dane są w dostarczonych źródłach.
'Z obserwacji ostatnich lat wynika, że faktycznie dość szybkiemu topnieniu Arktyki towarzyszy przyrost czapy lodowej w Antarktyce. W 2012 r. odnotowano rekordowy zasięg pokrywy lodowej Antarktydy, przy jednoczesnym, rekordowo małym lądolodzie grenlandzkim.'
Rekord dotyczy zasięgu przyrastającego co roku lodu unoszącego się na wodach Antarktyki, nie lądolodu Antarktydy (co jasno sugeruje struktura wywodu i porównanie z lądolodem grenlandzkim, zresztą nawet obrazek podpisał Pan jako "Rekordowy zasięg lądolodu antarktycznego z września 2012 (NASA)."). Nawet w pierwszym podanym przez Pana źródle, z którego jeszcze grał Pan grafikę (Barletta, V.R. et al., 2013. ) czytamy, że lądolód traci masę:
"For the whole GRACE period (2003–2011) our trend estimate for Greenland is −234 ± 20 Gt yr−1 and −83 ± 36 Gt yr−1 for Antarctica (−111 ± 15 Gt yr−1 in the western part). We also find a clear (with respect to our errors) increase of mass loss in the last four years."

W dodatku manipulacją jest cała teza artykułu. Tak, stopnienie Grenlandii spowoduje lokalne podniesienie się poziomu mórz w Europie, ale ta woda podniesie poziom mórz w innych miejscach globu (i to jeszcze bardziej, niż wynikałoby z samego topnienia lądolodu), tytuł jest więc oczywistym kłamstwem. Poprawność wywodu i twierdzeń o tym, że w Europie poziom mórz opadnie wymaga zresztą zignorowania Antarktydy, co sam Pan stwierdza "przy założeniu, że czapa lodowa Antarktydy pozostanie nietknięta" i co Pan osiąga dopuszczając się wymienionych wcześniej wspomnianych kłamstw. Czemu miałoby służyć rozpatrywanie wpływu topnienia lądolodu grenlandzkiego z pominięciem wszelkich innych czynników, poza prostym manipulowaniem ludźmi, którzy nie przeczytają dokładnie tekstu i dadzą się zmanipulować tytułem, pozostaje dla mnie zagadką.
Niestety, zamiast ciekawego artykuły o wpływie ruchów izostatycznych na poziom mórz wybrał Pan manipulowanie czytelnikami.

Przykro mi, że post skłonił Pana/ią do rezygnacji z subskrybcji bloga. Tak, przyznaję się, świadomie nadałem taki tytuł wpisowi. Takie jest prawo tytułów - mają prowokować do przeczytania całości. I w prowokującym tonie zamierzałem przedstawić skutki topnienia lądolodu Grenlandii. Nigdzie nie napisałem, że obniżenie poziomu morza dotyczyć będzie wszystkich miejsc na świecie. W wielu miejscach natomiast jest informacja o tym, że dotyczyć to będzie tylko pn. Atlantyku a szczególnie terenów przyległych do Grenlandii. Polska akurat leży niedaleko linii zero zmian spowodowanych omawianym stopnieniem, jednak jest to trudne do określenia nie biorąc pod uwagę innych czynników.
Dziękuję za "doprecyzowanie" pewnych niuansów, o które potknąłem się pisząc posta. Zmieniłem podpis pod fot. NASA na "zasięg lodu". Chodzi oczywiście o lód pływający a nie samą czapę lodową.
Jak wynika z ostatniego rysunku (Barletta et al., 2013), większa część Antarktydy notuje przyrost masy lodu we wschodniej części, a ubytek, jak słusznie Pan/i zauważył/a występuje w zachodniej części, co podkreślają sami autorzy badań. Wystarczy spojrzeć na obrazek, żeby przekonać się, że obok granatów oznaczających spadek masy zobaczyć czerwony czy różowy świadczący o przyroście lodu (czego nie można powiedzieć o Grenlandii).
W Tab. 6 rzeczonej pracy, autorzy podają przyrost lodu we wschodniej Antarktydzie od 2003 roku, z największym przyrostem rzędu 100 Gt rocznie (2007-2011). Co prawda wyliczają ogólny spadek masy lądolodu antarktycznego, ale sami piszą w rozdziale 4.5:
"For Antarctica, however, the acceleration in mass loss in most of the basins in the western part is counteracted by an increase of accumulation in the eastern part."
Pisałem w poście, że ustalenie czy trendy równoważą się wymaga jeszcze czasu i naprawdę, uważam, że po kilku latach obserwacji przeciwstawnych zjawisk i korekcie poziomów odniesienia, nie możemy wysuwać wniosków na dalsze kilkunasto- czy kilkudziesięciolecia.
Żeby się dalej nie rozpisywać, bo mam wrażenie, że oboje myślimy o tym samym, tylko, że Pan/Pani uważa, że "szklanka jest do połowy pusta" ja zaś, że "do połowy pełna", zakończę tym, że moją intencją było zmuszenie Czytelnika do spojrzenia na problem szerzej niż to jest przedstawiane najczęściej w mediach i w tym celu "zmanipulowałem" czyli uwypukliłem pewne elementy przekazu.
Z poważaniem
MK

Bzdury do kwadratu pan pisze. Ludzkość spalając paliwa kopalne przyczynia się do tego, że efekt cieplarniany jest coraz większy. a to oznacza rosnącą ilość gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla, która blokuje odpływ z atmosfery w kosmos energii termicznej w podczerwieni. W promieniowaniu zwrotnym atmosfery jeszcze więcej pada energii cieplnej podczerwonej w W/m2 niż energii słonecznej ku Ziemi w W/m2. Stąd dużo jest uwięzionej energii cieplnej w podczerwieni coraz silniej podgrzewanej, gdyż rosnące z roku na rok antropogeniczne emisje dwutlenku węgla izolują skutecznie troposferę od stratosfery. Dlatego też naukowcy obserwują coraz mniej energii cieplnej uciekającej w przestrzeń kosmiczną. Przez to Ziemia się mocno podgrzewa, a w podgrzewanych oceanach następuje przyrost poziomu dzięki rozszerzalności termicznej oraz dzięki topnieniu lądolodów Grenlandii i Antarktydy podmywanych przede wszystkim przez coraz cieplejsze wody głębinowe. I ten proces następuje coraz prędzej. Poziom wód w oceanach i morzach Ziemi podnosi się i to coraz szybciej.

Eater sorry ale: "Stąd dużo jest uwięzionej energii cieplnej w podczerwieni coraz silniej podgrzewanej, " większy bełkot to tylko u Hegla...

"w podgrzewanych oceanach następuje przyrost poziomu dzięki rozszerzalności termicznej" - woda ma takie fajne właściwości że im zimniejsza tym ma większa objętość - dzięki tamu lód gromadzi się na powierzchni a nie na dnie... jest to swoista anomalia - trzeba też wiedzieć iż w zakresie temperatur od 0 do 8 stopni a więc powszechnym w basenach polarnych i z racji tego dominującym w całym systemie wodnym Ziemi woda ma NAJNIŻSZĄ objętość - czyli akurat topnienie lodów powinno powodować OBNIŻENIE poziomu mórz i oceanów, do momentu aż dominująca część wody osiągnie temperatury wyższe niż 8 stopni C. biorąc pod uwagę że temperatury przy dnie morskim mają zakres od 1 do 2 stopni - to choćbyśmy spalili cały węgiel i ropę to energii nam do jej podgrzania nie starczy - więc argument o zalewaniu nadbrzeżnych miejscowości uważam za... zalewanie.
Pozdrowienia.

Prześlij komentarz

Szanowni Czytelnicy!
Zachęcam Was gorąco do komentowania wpisów na blogu i jednocześnie zachęcam równie gorąco do korzystania z tagów HTML, szczególnie przy wklejaniu linków do stron internetowych.

Oto kilka przykładów tagów HTML obsługiwanych przez bloggera:
link - a href=
wytłuszczenie - b
kursywa - i