"Čo sa deje v Arktíde, neostane iba v Arktíde," stojí na transparente kdesi nad frekventovanou diaľnicou v USA. Dôkazy o tom pribúdajú doslova každý deň.
Arktída sa počas 20. storočia otepľovala približne dvojnásobne rýchlejšie ako zvyšok sveta - v niektorých jej regiónoch sa teplota vzduchu v priebehu posledných 60 rokov zvýšila aj o viac ako 2 °C (napr. severné pobrežie Aljašky). Toto zrýchlené otepľovanie je zrejmé najmä po roku 2000.
Klimatické modely všeobecnej cirkulácie atmosféry (GCMs) predpokladajú, že aj vďaka javu známemu ako „Arctic/Polar amplification effect"(arktický/polárny zosilňujúci efekt), sa prevažná časť Arktídy bude v 21. storočí ďalej otepľovať, a to dokonca ešte rýchlejšie ako doteraz. Stredný odhad počíta so zvýšením priemernej ročnej teploty až o 8 °C do roku 2100. Dnes už tiež vieme, že súčasné otepľovanie ukončilo v Arktíde asi 2000 rokov dlhé obdobie ochladzovania (Kaufman a kol., 2009).
Obr. 1: Grónsky kontinentálny ľadovec je obrovská masa ľadu s plochou 1 710 000 km2, ktorá pokrýva asi 80 percent územia Grónska. Po Antarktickom kontinentálnom ľadovci je to druhý najväčší ľadový blok na svete. Fotografia zachytáva obrovské tunely v ľade – ľadovcové mlyny – ktoré ako drenáž odvádzajú vodu z roztopeného ľadu. Grónsko stráca ročne viac ako 250 Gt ľadu a toto množstvo sa zdvojnásobuje každých 5 rokov. Foto: Nick Cobbing / Greenpeace; Táto e-mailová adresa je chránená pred spamovacími robotmi. Na jej zobrazenie potrebujete mať nainštalovaný JavaScript.
Jedným z najnápadnejších dôsledkov rýchleho otepľovania Arktídy je ústup polárneho zaľadnenia - plocha morského ľadu klesá rýchlosťou 12 –13 % za desaťročie (na základe satelitných údajov; obdobie 1979 –2012), a tento pokles sa stále zrýchľuje. Pritom rýchlosť, s akou sa tak deje v posledných rokoch, prekvapuje aj samých vedcov. Oveľa alarmujúcejší je ale rýchly a bezprecedentný úbytok viacročného ľadu - ten má oproti jednoročnému tú výhodu, že je nielen hrubší, ale predovšetkým stabilnejší. Ešte v roku 1987 tvorila viac ako polovica (57 percent) celého objemu morského ľadu 5 a viacročný ľad. V porovnaní s tým to bolo v roku 2007 už len 7 %, pričom, napríklad, ľad s vekom 9 a viac rokov nebol takmer zaznamenaný (Maslanik a kol., 2012).
Obr. 2: Jazierka roztopenej odpadnej vody na povrchu morského - plávajúceho (vľavo) a kontinentálneho ľadovca (vpravo). Foto: Stefan Hendricks, Alfred Wegener Institute
Čo sa teda v Arktíde skutočne deje?
Zdá sa, že okrem počiatočného otepľovania pre rastúcu intenzitu skleníkového efektu (ktorý je v Arktíde relatívne významnejší ako v miestach bližšie k rovníku, keďže chladnejší vzduch obsahuje menej vodnej pary), tu pôsobia aj niektoré ďalšie fyzikálne procesy, ktoré zvyšovanie teploty urýchľujú (zosilňujú). Medzi najznámejšie procesy zosilňujúce otepľovanie Arktídy patrí tzv. efekt albedo, ktorý možno jednoducho vysvetliť asi takto:
Otepľovanie vzduchu vedie k roztápaniu/ústupu snehu a ľadu. V prípade, že sneh alebo ľad pokrýva zemský povrch, jeho prirodzené vysoké albedo zabezpečuje, že prevažná časť slnečného žiarenia sa odrazí späť do atmosféry a kozmického priestoru bez toho, aby prispel k ohrievaniu povrchu či atmosféry (pri čerstvom snehu to môže byť aj viac ako 90 – 95 % žiarenia). V prípade, že sneh alebo ľad na zemskom povrchu skutočne chýba - a to najmä v teplejšej časti roka, pri väčšom uhle dopadu slnečného žiarenia - a nahradí ho tmavší povrch pôdy alebo morskej vody (alebo v závislosti od povrchu menej ako 30 %, pri vode aj menej ako 10 %), zemský povrch absorbuje väčšie množstvo žiarenia. To znamená, že sa aj viac ohreje. Ohriaty povrch výraznejšie zohrieva prízemné vrstvy vzduchu a dochádza tak k rýchlejšiemu rastu jeho teploty. Rýchly ústup nielen morského zaľadnenia, ale aj snehovej pokrývky v jarnom období vedie k zásadným zmenám (rastu) veľkosti toku tepla zo zemského povrchu do atmosféry, a tým aj k rýchlejšiemu otepľovaniu ako v iných častiach sveta. Takto nejako funguje „Arctic/Polar amplification effect" v tvrdej realite. Nie je to však ani zďaleka jediný príklad silnej pozitívnej spätnej väzby v oblasti Arktídy.
Obr. 3: Jednoduchá schéma jednej z pozitívnych spätných väzieb (efekt albedo). Zdroj: http://www.polarresearch.net/index.php/polar/article/view/15787/html
Fyzikálny mechanizmus jednej z novšie objavených spätných väzieb bol prednedávnom odhalený (kvantifikovaný) priamo na povrchu plávajúceho morského ľadu. O čo išlo? Teplejší vzduch nad povrchom ľadu vedie k jeho topeniu. Voda z topenia však neodteká priamo do oceánu, ale istý čas zotrváva na povrchu ľadu a sústreďuje sa do menších alebo väčších jazierok (Obr. 5). Nedávny výskum, ktorý sa zameral na meranie tokov tepla a dlhovlnnej radiácie pod morským ľadom naznačil, že práve kvôli prítomnosti vody na povrchu ľadu sa sám ľad nielen rýchlejšie topí (zvyšuje sa absorpcia tepla z priameho slnečného žiarenia), ale navyše je schopný prepúšťať väčšie množstvo tepla smerom do oceánu. Vedci si doteraz mysleli, že pozitívna väzba otepľovania zo strany oceánu (oceán má totiž výrazne nižšie albedo ako plávajúci ľad, a je teda schopný prijať viac tepla zo slnečného žiarenia) funguje najmä vtedy, keď plávajúci ľad takmer 100-percentne nahradí voľná hladina. Teraz sa ale zdá, že uvedený efekt zosilňujúci otepľovanie vstupuje do hry oveľa skôr. Dôsledky tohto procesu sú alarmujúce - viac prepusteného tepla cez ľadovú masu neznamená len viac tepla a energie v oceáne, ale aj rýchlejšie topenie ľadu v jeho spodných častiach. (Viac sa o tomto výskume môžete dočítať tu.)
Obr. 4: Plocha morského zaľadnenia v septembri (mil. km2) podľa klimatických predpovedných modelov (CMIP-3) a skutočnosti (červená línia); Zdroj: Stroeve a kol, 2007, aktualizované do roku 2012.
Obr. 5: Zmeny pohlcovania (absorpcie) priameho slnečného žiarenia povrchom morského ľadu a oceánom v rokoch 1980 a 2010. Tenší ľad s početnejšími jazierkami roztopenej vody úrýchľuje oteplovanie vody pod ním. Zdroj: Climate Progress, Nicolaus a kol., 2012. Grafika: Marcel Nicolaus/Yves Nowak, Alfred Wegener Institute
Ako vidieť, rýchlejší ústup morského ľadu nie je len dôsledkom rastúcej teploty morských prúdov, ktoré privádzajú teplejšiu vodu do Arktídy z trópov, ale aj procesov, ktoré sa odohrávajú priamo na jeho povrchu. Nie je asi žiadnym prekvapením, že fyzikálne obdobný mechanizmus bol pred niekoľkými rokmi identifikovaný aj na povrchu grónskeho kontinentálneho ľadovca, kde sa podobne ako na povrchu morského ľadu, vytvárajú jazerá roztopenej vody. Rozdiel je len v ich veľkosti. Na povrchu Grónska dosahujú jazerá plochu aj niekoľkých km2 a hĺbku desiatky metrov. V prípade Grónska však jazerá roztopenej vody nielenže pohlcujú svojím tmavším povrchom väčšie množstvo slnečného žiarenia, ale prostredníctvom priesakov vody do útrob ľadovca zrýchľujú jeho topenie aj hlboko pod povrchom (voda tiež pôsobí na báze ľadovca ako lubrigačný gel, ktorý pohyb ľadovce smerom k oceánu urýchľuje).
A prečo ten názov článku? Nuž ako som uviedol už v jednom z predošlých textov (alebo tu), teplejšia Arktída a zmenšujúci sa horizontálny gradient teploty a tlaku vzduchu medzi severným pólom a miernymi šírkami výrazne modifikuje cirkuláciu vzduchu na severnej pologuli - zo zonálnej sa stáva meridionálna, ktorá v konkrétnych situáciách môže znamenať rýchlejšie premiešavanie polárnych a tropických vzduchových hmôt nad Európou. Výsledok je častokrát jediný - väčšia extremita počasia, a to aj v dôsledku rastúceho pretrvávania (perzistencie) tlakových útvarov (tzv. atmosférické blokovanie).
Niektoré ďalšie urýchľujúce spätné väzby
Ďalší proces, ktorý môže urýchľovať topenie Arktídy, sú teplejšie oceány, ktoré ohrievajú ľad "zdola", nakoniec viac ako 93 % nadbytočnej energie skončí práve v oceánoch. To má za následok dramatický pokles objemu Arktikcého ľadu.
Autor výbornej animácie (pozri predchádzajúci link) je Andy Lee Robinson. Rok 2013 začal s rekordne nízkym objemom ľadu, ktorého je o viac ako 1000 km3 (t.j. 1 miliarda ton ľadu) menej ako v predošlom roku v rovnakom čase.
Jeden z posledných výskumov na túto tému ukazuje, že arktický ľad spomaľuje unikanie metánu do atmosféry (metán je asi 25-krát silnejší skleníkový plyn v horizonte 100 rokov, a 70-krát silnejší v horizonte 20 rokov, ako CO2). Koncentrácia metánu je totiž vyššia pod ľadom ako vo vyduchu nad ním. Takto zachytený metán potom podlieha fotochemickej a biologickej oxidácii a do ovzdušia sa nedostane:
Obr. 6. Rastúca koncentrácia metánu vo vode pod ľadom v čase. (He a kol., 2013).
Na základe extrapolácie údajov z týchto komorových experimentov, autori vypočítali pri zanedbaní časovej a priestorovej premenlivosti, že pri roztopení arktického ľadu by do ovzdušia uniklo ďalších 1,5 Tg (terragramov) metánu, čo predstavuje asi 1 % súčasných emisií metánu (145 Tg). Táto zosiľnujúce spätná väzba je teda pomerne slabá, netreba však zabúdať, že pokračujúcim otepľovaním sa budú emisie metánu z oceánov, ale aj rozmrzajúceho permafrostu okolo Arktídy, výrazne zvyšovať.
Komentár k aktuálnemu vývoju počasia
V týchto chvíľach zažívame prudké oteplenie, ale nie len u nás na Slovensku a v Čechách, ale podobné "teplotné skoky" zaznamenali aj v Kanade, komentuje Paul Beckwith:
"V Ottawe nie je práve typický január. V jednom týždni niekoľko dní s teplotami 10 °C, -30 °C ďalší deň, a nasledujúci deň znovu 10 °C. Prečo?
Za normálnych okolností je západo-východné prúdenie (jet-stream) málo vlnité. Počasie je chladné a suché smerom na sever od prúdenia (zdroj vzduchu v Arktíde), a teplé a vlhké smerom na juh od prúdenia (zdroj vzduchu v trópoch a oceáne). Aktuálne však pri postupe vpred je prúdenie mimoriadne vlnité a horné a dolné extrémy týchto vĺn nás zasahujú výraznými zmenami teplôt. Táto extrémna "vlnitosť" jet-streamu súvisí s poklesom gradientu teploty medzi rovníkom a Arktídou...
Pozorované zmeny sa zrýchlia, keď letný plávajúci ľad v priebehu nadchádzajúcich rokov zmizne úplne. Najviac sa to odrazí v nedostatku svetových zásob potravín a na raste závažnosti, frekvencie a trvania extrémneho počasia."
Na nasledujúcom odkaze môžeme vidieť dôsledky extrémneho počasia na juhovýchode USA.
Autori textu: Jozef Pecho, Alexander Ač. Foto na titulnej stránke: morgueFile.