Co se děje hluboko pod hladinou u grónských břehů
Hluboko pod ledovými vodami u Grónska probíhá něco, co z pobřeží nikdy neuvidíte – a přesto to zásadním způsobem narušuje tamní ledovou pokrývku. Nová měření pomocí optických vláken odhalila, že gigantické neviditelné vlny v fjordech vynášejí teplou vodu k základnám ledovců a způsobují jejich tání mnohem rychleji, než vědci dosud předpokládali.
Jde o skrytý motor, který pohání vzestup mořské hladiny – a dlouho zcela unikal pozornosti.
Zřícené ledovce vytvářejí vlny vysoké jako mrakodrap
Pokaždé, když se kus ledovce odlomí a zřítí do moře, uvolní se obrovské množství energie. Výsledkem není jen působivá exploze na hladině – celý fjord se rozvlní do hloubky.
Vědci z curyšské univerzity a dalších institucí zjistili, že takový pád ledovce spouští sérii takzvaných interních vln – jakýchsi tichých mini-tsunami putujících skrze hloubky fjordu. Tyto vlny mohou být vysoké jako mrakodrap a dosahují stovky metrů pod hladinu.
Interní vlny neustále přesouvají vrstvy vody a míchají studenou a relativně teplou vodu dohromady. V mnoha grónských fjordech leží ve větších hloubkách voda ohřátá oceánskými proudy, která je za normálních okolností oddělena od chladnější vody u hladiny.
Díky interním vlnám se teplejší hlubinná voda opakovaně tlačí přímo k ledové stěně tam, kde ledovec vstupuje do moře.
Základna ledovce se tak podrývá stále rychleji. Ledová stěna se stává nestabilnější, odlamují se z ní další kusy a vznikají nové pády – a s nimi zase nové vlny. Ledovec tím sám urychluje vlastní zánik.
Optický kabel jako megasenzor na mořském dně
Tento proces dlouho zůstával neviditelný. Satelity zachytí odlamování ledovců a jejich ústup, ale nevidí, co se odehrává desítky až stovky metrů pod hladinou. To se nyní mění díky poměrně nové měřicí technice.
Ve fjordu na jihu Grónska vědci položili na mořské dno optický kabel dlouhý přibližně deset kilometrů. Pomocí metody zvané Distributed Acoustic Sensing ho využívají jako dlouhý řetěz extrémně citlivých senzorů.
- Každý metr optického vlákna zaznamenává nepatrné vibrace a napínání kabelu.
- Z těchto dat lze odvozovat pohyb vln ve vodě.
- Zároveň vědci měří jemné teplotní rozdíly podél celé délky kabelu.
- Výsledkem je téměř nepřetržitý obraz toho, co se ve fjordu děje.
Data ukazují, že po každém pádu ledovce se nejprve objeví viditelné vlny na hladině – ty ale rychle odezní. Po nich následuje dlouhá řada interních vln, které se celé hodiny přelévají sem a tam v hlubinách fjordu.
Právě tyto dlouhotrvající interní vlny intenzivně promíchávají vodní masy a udržují fjord relativně teplý pro další průběh tání.
Tání se zrychluje: až metr ledu za den pod vodou
Vědci spočítali, že interní vlny dokážou při každém cyklu rozpustit přibližně centimetr ledu na základně ledovce. To zní málo – dokud si neuvědomíte, jak často k tomu dochází.
V aktivním fjordu se ledovce nepřetržitě odlamují. Když tyto vlny sečtete, místní podvodní tání dosahuje až přibližně jednoho metru ledu za den. To je srovnatelné s rychlostí, jakou se samotný ledovec posouvá směrem k moři.
Studie ukazuje, že dřívější modely podvodní tání výrazně podceňovaly – někdy až stonásobně. Ty modely sledovaly především průměrnou teplotu vody a proudění, ale nebraly v úvahu energii interních vln, které opakovaně přivádějí teplou vodu k ledu.
Konkrétním příkladem je ledovec Eqalorutsit Kangilliit Sermiat na jihu Grónska. Ten ročně vypouští do oceánu odhadem 3,6 kubického kilometru ledu – téměř třikrát více, než je objem švýcarského Rhônského ledovce. Veškerý ten padající led i po odlomení dál působí prostřednictvím vln, které se šíří hlubinami fjordu.
Samozesilovací cyklus urychluje mizení ledu
Nový poznatek kreslí mnohem složitější obraz tání ledovců, než je pouhé „teplý vzduch nahlodává led". Grónská ledová pokrývka reaguje na oteplující se klima hned několika způsoby najednou.
Na povrchu vyšší teploty vzduchu způsobují tání a odtok roztáté vody. Na okrajích ledové pokrývky, kde ledovce vstupují do moře, probíhá souběžně jiný proces: pády ledovců rozvíří oceánskou vodu, která pak přivádí k ledu další teplo.
Vzniká tak uzavřený cyklus:
- Rostoucí teploty oslabují čela ledovců.
- Ledovce se odlamují častěji a ve větších kusech.
- Tyto pády vyvolávají silné interní vlny.
- Vlny přinášejí teplou hlubinnou vodu k ledové stěně.
- Základna ledovce se rychleji roztaví, což vyvolá nové odlamování.
Ledovec tak urychluje vlastní ústup, aniž by to bylo přímo vidět na hladině. Velké rysy klimatického příběhu stále platí – planeta se otepluje – ale způsob, jakým se to projevuje v ledových masách, je nestálejší a dynamičtější, než modely dlouho předpokládaly.
Světové dopady: mořská hladina a narušení oceánských proudů
Proč na tomto procesu záleží, pochopíte, když si uvědomíte rozměry Grónska. Tamní ledová pokrývka obsahuje dostatek vody na to, aby světová mořská hladina při úplném roztání stoupla přibližně o sedm metrů. K tomu sice nedošlo, ale příspěvek Grónska k současnému vzestupu mořské hladiny roste už léta.
Pokud se ukáže, že podvodní tání je výrazně silnější, než se myslelo, znamená to, že grónské ledovce možná přivádějí pevninský led do moře rychleji, než předpokládají mnohé klimatické scénáře. To má důsledky pro nízko položená pobřeží – od Nizozemska přes delty v Asii až po ostrovní státy v Tichém oceánu.
Navíc veškerá tato roztátá voda mění složení a teplotu mořské vody v severní části Atlantického oceánu. To zasahuje velké proudové systémy, jako je atlantická meridionální převracecí cirkulace, jejíž součástí je Golfský proud.
Změny v proudění kolem Grónska mohou v dlouhodobém horizontu ovlivnit i pravděpodobnost deštivých léter, mírných zim nebo naopak chladnějších období v Evropě.
Co přesně jsou interní vlny?
Interní vlny vznikají na rozhraní vrstev vody s různou hustotou – například v důsledku rozdílu teplot nebo salinity. Zatímco vlny na hladině se viditelně lámou, interní vlny se valí jako neviditelné hřbety skrze hlubiny.
Ve fjordech u Grónska je svrchní vrstva často chladnější a sladší díky roztáté vodě, zatímco do větších hloubek přitéká teplejší a slanější mořská voda. Zřícení ledovce naruší rovnováhu těchto vrstev a uvede je do pohybu. Rozhraní mezi oběma vodními masami se rozvlní a tyto vlny mohou dosáhnout desítek až stovek metrů výšky.
Pro lidi a živočichy na hladině může voda vypadat relativně klidně, zatímco hluboko pod lodí probíhá obrovská dynamika. Právě tam ledovce přicházejí do styku s vodou a dochází k intenzivnímu tání.
Co to znamená pro budoucí výzkum a politická rozhodnutí?
Využití optických kabelů jako měřicího nástroje umožňuje mapovat podobné procesy na dalších místech – například u jiných grónských ledovců nebo ve fjordech na Aljašce a v Antarktidě.
Pro klimatické scénáře a ochranu pobřeží to přináší přesnější informace o rychlosti, s jakou velké ledové pokrývky ztrácejí hmotu. Namísto spoléhání se pouze na průměrné teploty vody musí modely zohledňovat energii interních vln a další místní dynamiku.
Pro rozhodování o hrázích, územním plánování v pobřežních oblastech a mezinárodních klimatických dohodách to znamená, že odhadovaný rozsah vzestupu mořské hladiny může vyjít jinak, než naznačovaly starší výpočty. Zejména dlouhodobá rozhodnutí – kde stavět nové čtvrti nebo jak vysoké mají být budoucí hráze – jsou silně závislá na tom, jak rychle Grónsko a Antarktida reagují na oteplování.
Kdo se dívá na fotografii zřícející se ledové stěny, obvykle vidí jen ten dramatický okamžik, kdy led narazí na vodu. Vědci nyní ukazují, že za ním následuje tichý epilog – v podobě obrovských interních vln. Právě tyto skryté pohyby rozhodují o tom, kolik ledu zmizí pod vodou a jak rychle bude mořská hladina v nadcházejících desetiletích nadále stoupat.
