CZŁOWIEK I BIOSFERA

Jak zimna była zmarzlina Grenlandii?

Próbki lodu pobrane z głębokości prawie półtora kilometra pod powierzchnią lodowców Grenlandii, przez długi okres służyły naukowcom jako historyczny termometr, pomagający zbierać dane dotyczące temperatury, a także na temat warunków lokalnych czy klimatu półkuli północnej. Jednakże metoda, która polega na porównywaniu stosunku izotopów tlenu zakopanych pod śniegiem, który spadał w ciągu tysiącleci – może nie być tak oczywistą i prostą metodą określenia temperatury powietrza. „Nie wierzymy, że rdzenie lodowe mogą być interpretowane wyłącznie jako sygnały na temat temperatury”, mówi Anders Carlson z Uniwersytetu Wisconsin-Madison – profesor nauk o ziemi. „Trzeba również wziąć pod uwagę, skąd pochodzą opady, które utworzyły lód”.

Nawiązując do badań opublikowanych przedwczoraj przez Proceedings of the National Academy of Sciences, rdzenie lodowe (próbka rdzeniowa z wieloletniej akumulacji śniegu i lodu, które zrekrystalizowały się i uwięziły pęcherzyki powietrza z różnych okresów czasowych) z Grenlandii wahają się w szczególności od innych danych na temat temperatury północnej półkuli w czasie młodszego dryasu – późnoglacjalnej fazy klimatycznej, która rozpocząła się prawie 13,000 lat temu, a jej ochłodzenie było tak gwałtowne, że do tej pory uważa się je za najszybsze w dziejach planety.

Takie okresy szybkiego ochładzania i ocieplania są wyjątkowo interesujące dla klimatologów, którzy żartują, że łatwiej jest zrozumieć i przewidzieć mechanizmy raptownie zachodzących zmian klimatycznych w tamtym okresie, niż w tym, w którym żyjemy obecnie.

W przypadku młodszego dryasu, średnie temperatury – bazując na danych pochodzących z grenlandzkiego lodu – spadły aż o 15 stopni Celsiusa w ciągu kilku stuleci, a następnie szybko wzrosły (w ciągu zaledwie dekady) tysiąc lat później.

„Jeśli chodzi o temperatury podczas młodszczego dryasu, jedyną rzeczą, która wygląda jak rdzenie lodowe Grenlandii są właśnie rdzenie lodowe Grenladii”, twierdzi Carlson. „Oczekiwaliśmy, że będą charakterystyczne dla północnej półkuli, jednakże mamy cztery inne rekordy, które nie pokrywają się z rdzeniami lodowymi Grenlandii z tamtego okresu czasu. Owo nagłe ochłodzenie zachodzi w tych regionach, jednakże nie w takim samym stopniu”.

Carlson pracując między innymi z innym klimatologiem pracującym na tym samym uniwersytecie – Zhengyu Liu – odkrył, że ich komputerowy model zmian klimatycznych załamuje się właśnie w przypadku młodszego dryasu.

W sytuacji kiedy model jest w stanie wiarygodnie odtworzyć temperatury najstarszego dryasu – podobnego okresu ochłodzenia z przed 18,000 lat – to nie udało się odnaleźć klucza, który by symulował czas młodszego dryasu, który byłby zgodny z grenlandzkimi rdzeniami lodowymi.

„Możesz całkowicie wyłączyć oceaniczną cyrkulację, nawet mieć Morze Arktyczne całkowicie zamarznięte, aż do Północnego Atlantyku, a i tak w dalszym ciągu uzyskasz cieplejszy klimat podczas młodszego dryasu niż podczas najstarszego, z powodu chociażby dwutlenku węgla”, mówi Carlson.

W czasie kiedy kończył się młodszy dryas, było więcej dwutlenku węgla w powietrzu – więcej o około 50 jednostek na milion. Efekt cieplarniany w stosunku do takiej ilości CO2 przytłoczył resztę warunków, które powodowały, że najstarszy i młodszy dryas były tak podobne i wykazywały zwiększoną wrażliwość temperatur arktycznych na emisję gazów cieplatnianych do atmosfery.

Naukowcy koncentrowali się na półkuli północnej i odstających temperaturach od grenlandzkich rdzeni lodowych. Odkryli, że proporcje konwersji izotopów tlenu do temperatury zwyczajowo używanych w rdzeniach lodowych nie współgrają z tego typu zmianami klimatycznymi, które zdarzyły się w młodszym dryasie. Zakłada się tutaj dominujące kierunki wiatru, prądy strumieniowe (intensywne, dość wąskie i prawie poziome strumienie przenoszące z zachodu na wschód olbrzymie masy powietrza w atmosferze ziemskiej) i trasy burz i huraganów, które dostarczają wilgotności z Oceanu Atlantyckiego, z której powstają opady na obszarze Grenlandii.

„Lodowiec Laurentide, który pokrywa większą część Ameryki Północnej, aż do północnych obszarów Stanów Zjednoczonych, stawał się coraz mniejszy tuż przed nadejściem młodszego dryasu”, kontynuuje Carlson. „To wyglądało tak, jakby wyjąć górę lodową wysoką na trzy kilometry. W czasie kiedy topniał, pozwoliło to wilgoci z nad Oceanu Spokojnego przejść nad kontynent i uderzyć o pokrywę lodową Grenlandii”.

Oba oceany mają wyraźnie różne proporcje izotopów tlenu, co pozwala między innymi na opad wody w postaci śniegu.

„Uruchomiliśmy model atmosfery z aktywną opcją izotopów tlenu, tak więć mogliśmy przeprowadzić symulację, co w tym momencie zapisują te rdzenie lodowe i sprawdzić czy pasuje to do aktualnego poziomu izotopów tlenu w rdzeniach lodowych, nawet jeśli obecna temperatura nie jest tak niska jak kiedyś. Oznacza to, że źródło opadów nad Grenlandią zmieniło się podczas ostatnich transformacji. Zatem całkowita interpretacja tych charakterystycznych danych jako wyłącznie temperatura opadu śniegu nad lodowcem jest niewłaściwa”.

W wyniku badań okazuje się, że temperatury na Grenlandii mogły nie ochłodzić się zbytnio kiedy klimat przeszedł w młodszy dryas, w stosunku do temperatur w najstarszym dryasie. Stało się tak z powodu wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze w tym okresie. „Można powiedzieć, że na koniec młodszego dryasu ocieplił się on o 10 (plus-minus 5) stopni Celsiusa. Ale co stało się na drodze, do tego wydarzenia, to nie umiemy powiedzieć”, mówi Carlson. Bazując na wypowiedzi naukowca należy przypomnieć sobie, że nauka o klimacie jest pełna niuansów.

„Nagłe zmiany klimatu następowały wcześniej, ale zawsze nadchodziły wraz ze złożonością ruchów w składowych klimatu, jak chociażby ruchy wilgotności. Nie można wziąć jednej różnicy i interpretować wyłącznie jako zmiany w temperaturze, a to jest właśnie to co widzimy w grenlandzkich rdzeniach lodowych”, zakończył naukowiec.

Badania funduje National Science Foundation and Department of Energy.

Grafika: James Balog

Przeczytaj także

Super-nisko-orbitująca satelita na silnikach jonowych

Alan O. Grinde

Biofilny design w biurze w Londynie – idealne miejsce do pracy i… wypoczynku

Alan O. Grinde

Metafory utrudniają dyskusję o zmianach klimatu

Alan O. Grinde

65 ton martwych ryb

Alan O. Grinde

Teleskopy w polowaniu na pozaziemskie życie

Alan O. Grinde

Syberia tętniła dzikim życiem w czasie ostatniej epoki lodowcowej

Alan O. Grinde