Kiderült, milyen sors vár a Föld legnagyobb jégtakarójára, ha nem mérsékeljük a felmelegedést

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

A Föld legjelentősebb jégtakarója, a ma 52 méternyi globális tengerszinttel egyenértékű jeget tároló kelet-antarktiszi jégtakaró az évszázad végéig nagyjából egyensúlyban maradhat, további jövője viszont rajtunk múlik. A 2 Celsius-fok körül tartott globális felmelegedéssel akár a következő évszázadokban is elkerülhető lehet a katasztrofális olvadás – derül ki egy, a Nature-ben szerda délután közölt átfogó kutatásból.

A brit Durhami Egyetem gleccserkutatója, Chris Stokes és kollégái szerint a legtöbb modell azt jelzi, hogy a jégtakaró egyes területeinek és gleccsereinek már megkezdődött olvadását a 21. században nagyrészt pótolhatja a lehulló hó növekvő mennyisége. A több mint száz magyarországnyi területű jégtakaró nagyon magas üvegházhatásúgáz-kibocsátás esetén ugyanakkor komoly bajba kerülne. Ebben az esetben 2500-ig akár 2–5 méterrel megnövelné a tengerszintet (más jégtakarók és gleccserek olvadásán felül), ami évezredekre átformálná bolygónk arculatát, és százmilliók otthonát sodorná veszélybe.

Az Antarktisz nagy részét lefedő kelet-antarktiszi jégtakaró (EAIS, East Antarctic Ice Sheet) 34 millió éve alakult ki, a földtörténeti újidő legfontosabb éghajlati változása során. A légköri szén-dioxid-szint csökkenését követő lehűlés az eocén-oligocén átmenettel a földrész széleskörű eljegesedéséhez vezetett. Később (18 millió éve) létrejött a ma 5,3 méternyi globális tengerszintnek megfelelő nyugat-antarktiszi jégtakaró (WAIS, West Antarctic Ice Sheet). Kezdeti karrierje nem tartott sokáig, jelenleg kulcsfontosságú gleccserei pedig évezredes szinten példátlan mértékben olvadnak.

A nyugat-antarktiszi jégtakaró helyzete miatt érzékenyebb a klímaváltozásra

A kutatók szerint elterjedt vélekedés az, hogy a kelet-antarktiszi jégtakaró kevésbé érzékeny a globális felmelegedésre, mint a nyugat-antarktiszi vagy grönlandi jégtakarók. Egyes régiói azonban vesztettek tömegükből az elmúlt évtizedekben. Ez arra sarkalta a kutatókat, hogy megnézzék, mekkora valójában a klímaváltozásnak való kitettsége. A társadalmi és tudományos szempontból is óriási jelentőségű kérdést az elmúlt 34 millió év melegebb időszakai, a jelenleg megfigyelhető változások, és jövőbeli előrejelzések alapján válaszolták meg.

A Föld átlaghőmérsékletének alakulása az elmúlt 540 millió évbenIllusztráció: Glen Fergus/Wikipedia, Tóth András/Qubit.hu

Ma a teljes Antarktisz több jeget veszít, mint amennyit a felhalmozódó hóból nyer. A legnagyobb olvadás a nyugat-antarktiszi jégtakarónál figyelhető meg, amely 1992–2017 között 2000 gigatonnányi jeget vesztett el, ami 6 milliméterrel emelte meg a tengerszintet. Ennek magyarázata a szakemberek szerint a lebegő selfjegek alját megolvasztó melegebb óceáni áramlásban keresendő. Ez az elvékonyodásukat és a tengeraljzattal érintkező határvonaluk visszahúzódását, majd jégtáblák leszakadását okozza. A problémát súlyosbítja, hogy a WAIS tengerszint alatti domborzaton fekszik, amely a kontinens belseje felé lejt. Az alátámasztó selfjég elvesztése így a tengeri jégtakarókat érintő instabilitás (MISI, marine ice sheet instability) miatt a WAIS megállíthatatlan visszahúzódásához és destabilizációjához vezethet.

Néhány új megfigyelés arra utal, hogy a kelet-antarktiszi jégtakaró is érzékenyebb lehet a korábban feltételezettnél. Egyes kutatások pedig magas bizonytalansággal, de felvetik, hogy az EAIS 2014 óta veszített tömegéből. Az viszont szinte biztosnak tűnik, hogy egyes tengerhez közeli gleccserei a WAIS-t is érintő mechanizmussal gyorsabban olvadnak, mint ahogy gyarapodnak.

Az egyik fő probléma az, hogy az olvadásra és gyarapodásra vonatkozó mérések időben nem elég hosszúak. Emiatt nem lehet az EAIS esetén mindig egyértelműen eldönteni, hogy a mért trendek az éghajlati-óceáni rendszer természetes változékonyságából adódnak, vagy valóban szignifikáns jelei az éghajlatváltozásnak.

A kelet-antarktiszi jégtakaró medencéi gyengültek a melegebb időszakokban

A kelet-antarktiszi jégtakaró kialakulása óta az éghajlat változásával jelentős visszahúzódási és növekedési időszakokon esett át. Az elmúlt 20 millió évben a legkiterjedtebb olvadása a miocén közepi éghajlati optimumkor zajlott le, a légköri szén-dioxid-szint növekedésének következtében, írják a kutatók. A modellek alapján három tengerszint alatti kontinentális medencét (subglacial basin) érintett leginkább az olvadás, az Aurorát (ASB), a Wilkest (WSB) és a Recoveryt (RSB), míg a jégtakaró szárazföldi területeit kevésbé. Ugyanekkor a nyugat-antarktiszi jégtakaró szinte teljesen eltűnt.

Az Antarktisz térképe és jégtakaró nélküli topográfiája

Legutóbb a pliocénben volt olyan magas a légköri szén-dioxid-szint (400 ppm felett), mint ma. 3,3-3 millió éve az átlaghőmérséklet 2-4 fokkal volt magasabb a jelenleginél, a tengerszint pedig 10-25 méterrel, amihez a kutatók szerint valószínűleg nem elég a grönlandi jégtakaró és a WAIS nagy részének elolvadása. Új eredmények alapján a kelet-antarktiszi jégtakaró WSB és ASB medencéje ekkor részlegesen visszahúzódhatott. Ezek a régiók a negyedidőszaki (pleisztocén) jégkorszak melegebb időszakaiban is instabilak voltak. A WSB vége például a 400 ezer évvel ezelőtti (MIS11) eljegesedések közti (interglaciális) időszakban akár 700 kilométerrel is beljebb húzódott a kontinens belseje felé, amikor a mainál csak 1-2 fokkal volt melegebb.

Az Stokesék szerint nem egyértelmű, hogy a legutóbbi, a mostaninál melegebb interglaciális időszakban (Eemian, MIS5) mi történt a jégtakaróval. A jégminták és modellek arra utalnak, hogy a WSB és ASB medencékben a jég vesztett vastagságából, de az akkori tengerszint-emelkedés néhány méteres antarktiszi forrása valószínűleg a WAIS volt.

Az utolsó eljegesedés 19-18 ezer évvel ezelőtti végével nőtt a földrész belső területeire jutó hó mennyisége, ami a jégtakaró szárazföldi területeinek vastagodását okozta. Az ASB és WSB medencék feletti jeget eközben kevés változás érte. Az olvadás inkább a WAIS és az EAIS jégtakarókat összekötő tengeri területeire, például a Ross-tenger körüli régióra korlátozódtak.

Egyes gleccserek a korábbiakhoz képest akár 10-szer gyorsabban is olvadhatnak

A kutatók szerint a korábbi óceáni felmelegedésekhez köthető instabilitás és visszahúzódás a jégtakaró medencéinek partmenti területein egy lehetséges forgatókönyvet vázol fel arra, hogy mi várhat néhány kelet-antarktiszi gleccserre a következő évszázadokban. Az legalábbis nem túl jó jel, hogy az utolsó eljegesedési végi visszahúzódás sebességéhez (100-800 méter/év) mérhetők a ma tapasztalt értékek (200 méter/év). Stokesék úgy vélik, a jégtakaró ősi változásai arra figyelmeztetnek, hogy az ASB, WSB és RSB medencék különösen érzékenyek lehetnek a felmelegedésre. Ezek ugyanis a jégtakaró tengerszint feletti részével ellentétben ki vannak téve a légkör és az óceánok változásának is.

A jégtakaró nagy része körül a keleti irányú szél erőteljes, úgynevezett Ekman-áramlást hoz létre, amely elzárja a selfjeget a melegebb óceáni áramlástól, vagy legalábbis kiegyenlíti annak hatását. Az ASB medencéhez kapcsolódó Wilkes-föld partvidéke kivételt képez, itt a melegebb óceáni áramlás közelebb tud jutni a selfjéghez. Éppen ezért ez a terület az, amelyet a Kelet-Antarktisz gyenge pontjának neveznek, és ahol az óceán melegedése gyorsítja az olvadást.

A Totten és más környező, kelet-antarktiszi gleccserek folyási sebességeIllusztráció: NASA Earth Observatory/Joshua Stevens

Egyes itteni gleccserek, mint a Totten, vagy a különös nevű Moscow University az elmúlt években a korábbiaknál 10-szer gyorsabban is olvadhatnak. A Tottenről évente nagyjából 70 gigatonnányi jég válik le, a veszteségek mértékét évről évre ugyanakkor természetes változások is befolyásolják, és a kutatók azt is rögzítik, hogy a WAIS-hoz hasonló összeomlása jelenleg valószínűtlen, mivel a gleccser egy 50-60 kilométert emelkedő talapzaton fekszik. Aggasztóbb a 110 kilométer hosszú, másfél méternyi tengerszinttel egyenértékű jeget tároló Denman-gleccser állapota, amely aljzatán a WAIS-hoz hasonlóan gyorsan olvad. A Totten gleccser után Denman a kelet-antarktiszi jégtakaró legnagyobb tengerszint-emelője, a két gleccser 1979–2017 között 0,7 és 0,5 mm-el járult hozzá az emelkedéshez.

Stokesék úgy látják, hogy az Antarktisz körüli tengeri jég elvesztése tovább erősítheti az olvadást, és veszélyeztetheti a kontinens szélén elhelyezkedő gleccsereket, de a jelenlegi modellek nem adják vissza túl jól ennek trendjeit. A déli kontinenst körülvevő tengeri jég 2014-es, 20 millió négyzetkilométeres maximuma után idén érte el az eddigi legkisebb kiterjedését 1979 óta. Az északi-sarki tengeri jégtakaróval ellentétben, ahol egyértelmű a globális felmelegedés által okozott hosszú távú csökkenési trend, az Antarktisznál nincs ilyen jelentős tendencia az elmúlt évtizedekben. A jelenlegi konszenzus szerint a tengeri jég kiterjedésének évről évre való alakulása egyelőre inkább a természetes változékonyság része lehet, de a felmelegedés miatt hosszú távon az antarktiszi tengeri jég kiterjedése is csökkenni fog.

A jégtakaró legtöbb külső gleccsere nem mutatott jelentős változásokat az elmúlt évtizedekben a folyási sebességet vagy a róluk leváló jég mennyiségét tekintve, beleértve a WSB és RSB medencékből kiindulókat is. Ugyanakkor, amint láttuk, az ASB medence Wilkes-föld nevű területén fekvő gleccserek veszítenek a tömegükből – ezek az óceáni hőmérsékletváltozásra reagálnak, hasonlóan a nyugat-antarktiszi jégtakaró olvadó gleccsereihez.

Nagyjából egyensúlyban lehet a jégtakaró

A kelet-antarktiszi jégtakaró egyensúlya alapvetően a rá hulló hó, valamint a róla elolvadó és leszakadó jég mennyiségétől függ. A jelenlegi helyzet megállapításában a bizonytalanságot az előbbi, a szinte kizárólag hóesésként jelentkező csapadékmennyiség adja. Ez 1980 és 2018 közt 1247-1290 gigatonna volt a becslések szerint, annak ellenére, hogy a kelet-antarktiszi régió elég száraz.

A csapadékra ható légköri változások napoktól évtizedes időtávokon jelentkezhetnek, így befolyásolják a jégtakaró teljes egyensúlyát is. Kiterjedt antarktiszi mérőhálózat hiányában viszont nehéz pontosan meghatározni a lehulló hómennyiséget. Annyi azért látszik, hogy a modellek nem mutatnak szignifikáns változást az elmúlt 40 évben, a jégminták alapján viszont 1800-2000 közöttt nagyon enyhe növekedés figyelhető meg a leeső hó tekintetében.

A kutatók arra is kitérnek, hogy az utóbbi időben nagyobb figyelmet kapott a kelet-antarktiszi selfjegek tetején megjelenő, tavakat alkotó olvadékvíz. Ez a víz elméletileg a mélybe folyhat, és töréseket hozhat létre a jégben, ami a selfjég egyes területeinek összeomlásához is vezethet. A kutatók szerint ez a kockázat most reálisan kevés selfjeget érint az Antarktisz ezen részén, de a legészakibb régiókban, a West-selfjég, vagy Shackleton-selfjég nagyobb veszélybe kerülhet a további felmelegedéssel. Arra is figyelmeztetnek, hogy a kelet-antarktiszi jégtakaró nem egységesen reagál, a teljes tömegegyensúly pedig eltakarhat fontos, apró trendeket, melyek a tengeri területek veszteségeit jelezhetik.

A kutatók szerint probléma, hogy a mostani ismereteink alapján nem tudjuk megítélni, mikor érhetnek el az ASB, WSB, és RSB medencék egy instabilabb állapotot. Ezért a jövőbeli kutatásoknak még inkább ezek megértésére kellene fókuszálniuk, hogy észlelni tudják az egyensúlyvesztés korai előjeleit. Ilyen lehet a selfjég elvékonyodása vagy a gleccserek sebességének megváltozása. Ezen felül fontos lenne jobban megismerni az olvadáshoz és jégveszteséghez vezető folyamatokat, illetve a jégtakaró érzékenységét ezekre, a múltban és a jelenben.

Mire számíthatunk?

Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) 2013-as jelentése azt becsülte, hogy a kelet-antarktiszi jégtakaró 2100-ig 0,5-0,8 centiméterrel járulhat hozzá a tengerszint növekedéséhez. Azóta új klíma- (CMIP6) és jégtakarómodellek (ISMIP6) kizárólag az EAIS-hoz -7 centimétertől +15 centiméterig terjedő tengerszint változást kötnek 2100-ig, modelltől és kibocsátási forgatókönyvtől függően – a tengerszint eközben az óceánok hőtágulása, valamint a gleccserek, a grönlandi jégtakaró és a WAIS olvadása miatt 0,5-1 méterrel nőhet.

Ebben az évszázadban fokozódni fog a felszíni olvadás, a selfjeget érő esőzés és a teljes jégtakaróra hulló hómennyiség. A kutatók a végső becslésükhöz három dolgot kombináltak: az új jégtakarómodellt (ISMIP6), a jég tengeraljzati olvadási modelljét (LARMIP-2), illetve az IPCC 2021-es becslését a jégtakaró tömegegyensúlyára. Kiderült, hogy a kelet-antarktiszi jégtakaró csekély mértékben, 2 centiméter körül emelheti meg a tengerszintet (-4 cm-től 22 cm-ig terjedő hibahatárral) 2100-ig. Ez azt jelenti, hogy a jégtakaró az évszázad végéig nagyjából egyensúlyban lehet.

Nagyon magas kibocsátás (RCP8.5) esetén az EAIS olvadásához köthető tengerszint növekedés 2100-ig akár 47 centimétert is elérheti, de az utóbbi években az RCP8.5 forgatókönyvnek a bekövetkezte egyre valószínűtlenebbé vált, amit a kutatók jeleznek is a tanulmányukban. Amikor viszont ezt vették alapul a 2100 utáni változások előrejelzésére, 2300-ig 1-3 méteres, 2500-ig pedig 2-5 méteres tengerszintnek megfelelő olvadást tapasztaltak az EAIS-ból. A több évszázados szimulációk ebben az esetben elsősorban az ASB régió sebezhetőségét mutatják.

Stokes és kollégái szerint, ha sikerül a párizsi egyezményeben megfogalmazott célt, a globális felmelegedés 2 fok alatt tartását megvalósítani (RCP2.6 forgatókönyv), elkerülhető vagy csökkenthető a keleti-antarktiszi jégtakaró jelentősebb mértékű olvadása. Ezzel 2500-ig 0,5 méternyi tengerszint növekedéshez járulna hozzá a jégtakaró. Amennyiben csak a jelenlegi nemzeti klímapolitikai vállalásokat tudjuk teljesíteni, 2100-ig 2,6-2,7 fokos felmelegedéssel lehet számolni. Ez az RCP4.5-höz hasonló forgatókönyv kb. kétszer annyi olvadással jár, és a következő évszázadokban valamennyivel 1 méter alá teszi a jégtakaró által okozott tengerszint növekedést. A kutatók szerint ez jól mutatja, hogy a Föld legnagyobb jégtakarójának a sorsa teljesen a mi kezünkben van.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: