Hluboko pod ledovou hladinou u pobřeží Grónska se odehrává něco, co z břehu nikdy neuvidíte — přesto to zásadně poškozuje tamní ledový příkrov.
Nová měření pomocí optických vláken prokázala, že gigantické neviditelné vlny v fjordech vynášejí teplou vodu nahoru a způsobují, že spodní části ledovců tají mnohem rychleji, než vědci dosud předpokládali. Jde o skrytý motor, který pohání vzestup mořské hladiny.
Řítící se ledovce vytvářejí vlny vysoké jako mrakodrap
Pokaždé, když se kus ledovce odlomí a zřítí do moře, uvolní se obrovské množství energie. To nezpůsobí jen působivé tříštění na hladině — celý fjord se dá do pohybu.
Vědci z Univerzity v Curychu a dalších institucí prokázali, že každý takový pád vyvolá sérii vnitřních vln — jakýchsi tichých mini-tsunami šířících se ve velkých hloubkách fjordu. Tyto vlny mohou být vysoké jako mrakodrap a sahají stovky metrů do hloubky.
Vnitřní vlny posouvají vodní vrstvy přes sebe a neustále míchají studenou vodu s relativně teplou. V mnoha grónských fjordech leží v hloubce voda předehřátá oceánskými proudy. Za normálních okolností zůstává tato voda do značné míry oddělena od chladnější povrchové vrstvy tvořené tajícím ledem.
Vnitřní vlny opakovaně tlačí teplejší hlubokou vodu přímo na ledovou stěnu — přesně tam, kde ledovec vstupuje do moře.
Základna ledovce se tak rozrušuje stále rychleji. Ledová stěna se stává nestabilnější, odlamuje se čím dál intenzivněji a vyvolává nové pády — a tedy i nové vlny. Ledovec tím de facto urychluje vlastní zánik.
Optický kabel jako obří snímač na mořském dně
Tento proces byl dlouho neviditelný. Satelity zachytí odlamování ledovců a jejich ústup, ale neprohlédnou desítky až stovky metrů pod vodní hladinu. To se nyní mění díky poměrně nové měřicí technice.
Ve fjordu na jihu Grónska vědci uložili na mořské dno optický kabel délky přibližně deseti kilometrů. Pomocí takzvaného distribuovaného akustického snímání slouží tento kabel jako dlouhý řetězec mimořádně citlivých senzorů.
- Každý metr optického vlákna zaznamenává nepatrné vibrace a napínání kabelu.
- Z těchto dat lze vyčíst pohyb vln ve vodním sloupci.
- Zároveň vědci měří jemné teplotní rozdíly podél celé trasy kabelu.
- Výsledkem je téměř nepřetržitý obraz dění uvnitř fjordu.
Z naměřených dat vyplývá, že po každém pádu ledovce se nejprve projeví viditelné vlny na hladině. Ty rychle odezní. Poté následuje dlouhá řada vnitřních vln, které se hodiny přelévají v hloubkách fjordu.
Právě tyto dlouhotrvající vnitřní vlny intenzivně promíchávají vodní masy a udržují fjord relativně teplý pro další proces tání.
Urychlovač tání: až metr ledu denně pod vodou
Vědci vypočítali, že vnitřní vlny mohou v každém cyklu roztavit přibližně centimetr ledu na spodní straně ledovce. Zní to málo — dokud si neuvědomíte, jak často k tomu dochází.
V aktivním fjordu se ledovce odlamují nepřetržitě. Když tyto vlny sečtete, podmořské tání lokálně dosahuje přibližně jednoho metru ledu za den. To je srovnatelné s rychlostí, jakou samotný ledovec postupuje směrem k moři.
Studie ukazuje, že dosavadní modely podmořské tání výrazně podceňovaly — někdy až stonásobně. Tyto modely zohledňovaly především průměrnou teplotu vody a proudění, nikoli však energii vnitřních vln, které opakovaně přitlačují 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 objem švýcarského ledovce Rhône. Veškerý padající led i po odlomení nadále působí prostřednictvím vln, které se šíří do hloubi fjordu.
Sebezesilovací koloběh urychluje mizení ledu
Nové poznatky vykreslují mnohem složitější obraz tání ledovců, než jaký nabízí jednoduchá rovnice „teplý vzduch ničí led". Grónský ledový příkrov reaguje na oteplující se klima hned několika způsoby najednou.
Na povrchu vyšší teploty vzduchu způsobují tání a odtok roztáté vody. Na okrajích ledového příkrovu, kde ledovce vstupují do moře, probíhá souběžně jiný děj: pády ledu rozroušejí mořskou vodu, která pak přináší k ledu další teplo.
Vzniká tak koloběh:
- Rostoucí teploty oslabují čela ledovců.
- Ledovce se odlamují častěji a odpadají větší kusy.
- Tyto pády vyvolávají mohutné vnitřní vlny.
- Vlny přivádějí teplou hlubokou vodu k ledové stěně.
- Základna ledovce taje rychleji, což vyvolává nové odlamování.
Ledovec tak urychluje vlastní ústup, aniž by to bylo přímo viditelné na hladině. Velké linie klimatického příběhu platí dál — planeta se otepluje — ale způsob, jakým se to projevuje v ledových masách, se ukazuje být mnohem proměnlivější a dynamičtější, než modely dlouho předpokládaly.
Globální důsledky: mořská hladina a narušení oceánských proudů
Proč na tomto procesu záleží, dokládá samotný rozsah Grónska. Tamní ledový příkrov obsahuje dostatek vody na to, aby při úplném roztání zvýšil celosvětovou hladinu moří přibližně o sedm metrů. K tomu zatím nedošlo, ale grónský příspěvek k současnému vzestupu mořské hladiny rok od roku roste.
Pokud se podmořské tání ukáže být výrazně intenzivnější, než se dosud myslelo, znamená to, že grónské ledovce možná přivádějí pevninský led do oceánu rychleji, než počítají mnohé klimatické scénáře. To má přímé důsledky pro nízko položené pobřežní oblasti — od Nizozemska přes delty v Asii až po ostrovní státy v Tichém oceánu.
Veškerá tající voda navíc mění složení a teplotu mořské vody v severní části Atlantského oceánu. To zasahuje velké proudové systémy, jako je Atlantická meridionální převrácená cirkulace, jejíž součástí je Golfský proud.
Změny v proudění kolem Grónska mohou časem ovlivnit pravděpodobnost deštivých léta, mírných zim nebo naopak chladnějších období v Evropě.
Co jsou vlastně vnitřní vlny?
Vnitřní vlny vznikají na hranici mezi vrstvami vody s různou hustotou — například vlivem rozdílné teploty nebo slanosti. Zatímco povrchové vlny jsou dobře viditelné, vnitřní vlny se valí jako neviditelné hřbety v hloubkách oceánu.
V grónských fjordech bývá horní vrstva chladnější a sladší díky tajícímu ledu, zatímco do hloubky proudí teplejší a slanější mořská voda. Zřícení ledovce naruší rovnováhu těchto vrstev a uvede je do pohybu. Hranice mezi oběma vodními masami začne vlnit a tyto vlny mohou dosahovat výšky desítek až stovek metrů.
Pro člověka nebo zvíře na hladině vypadá voda někdy relativně klidně — přitom hluboko pod lodí probíhá obrovská dynamika. A právě tam se ledovce dotýkají vody a dochází k intenzivnímu tání.
Co to znamená pro budoucí výzkum a politická rozhodnutí?
Využití optických kabelů jako měřicího nástroje umožňuje mapovat tyto procesy na více místech — například u dalších 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 příkrovy ztrácejí hmotu. Místo pouhého průměrování teplot vody musí modely nově zohledňovat energii vnitřních vln a další lokální dynamiku.
Pro rozhodování o výstavbě hrází, územním plánování podél pobřeží a mezinárodních klimatických dohodách to znamená, že rozmezí možného vzestupu mořské hladiny může vycházet jinak, než naznačovaly starší odhady. Zejména dlouhodobá rozhodnutí — kde stavět nové čtvrti nebo jak vysoké mají být budoucí hráze — výrazně závisí na tom, jak rychle Grónsko a Antarktida reagují na oteplování.
Kdo se podívá na snímek řítící se ledové stěny, vidí obvykle jen ten okázalý okamžik dopadu ledu na vodu. Vědci nyní odhalují, že za tím následuje tichý epilog — v podobě obřích vnitřních vln. Právě tyto skryté pohyby určují, kolik ledu zmizí pod vodou a jak rychle bude mořská hladina v nadcházejících desetiletích stoupat.
