Hluboko pod ledovým povrchem grónských vod se odehrává něco, co z břehu nikdy neuvidíte — přesto to zásadně poškozuje tamní ledový příkrov.
Nová měření pomocí optických vláken odhalila, že gigantické neviditelné vlny ve fjordech vynášejí teplou vodu k povrchu a způsobují, že spodní části ledovců tají výrazně rychleji, než se dosud předpokládalo. Jde o skrytý motor stojící za vzestupem mořské hladiny.
Zřícené ledovce vytvářejí vlny vysoké jako mrakodrap
Pokaždé, když se kus ledovce odlomí a jako ledová hora se zřítí do moře, uvolní se ohromné množství energie. To nevyvolá jen působivou vlnu na povrchu — uvede do pohybu celý fjord.
Vědci mimo jiné z Univerzity v Curychu prokázali, že každé takové zřícení spouští sérii vnitřních vln — jakýchsi tichých mini津tsunami, které se pohybují hlubinami fjordu. Tyto vlny mohou dosahovat výšky mrakodrapu a sahají stovky metrů pod hladinu.
Vnitřní vlny neustále promíchávají různé vrstvy vody a mísí studenou vodu s relativně teplou. V mnoha grónských fjordech leží ve větší hloubce voda, kterou již předtím ohřály oceánské proudy. Za normálních okolností zůstává tato voda z velké části oddělena od chladnější vody z tajícího ledu u povrchu.
Díky vnitřním vlnám je teplejší hlubinná voda opakovaně tlačena přímo na ledovou stěnu — přesně tam, kde ledovec vstupuje do moře.
Základna ledovce tak rychleji podléhá zkáze. Ledová stěna se stává nestabilnější, rychleji se rozpadá a vyvolává nová zřícení — a tedy opět nové vlny. Ledovec tak sám urychluje vlastní zánik.
Optický kabel jako obří senzor na mořském dně
Tento proces zůstával dlouho skrytý. Satelity sice zachytí odlamování ledovců a jejich ústup, ale nevidí, co se děje desítky až stovky metrů pod hladinou. To nyní mění poměrně nová měřicí technika.
Ve fjordu na jihu Grónska vědci položili na mořské dno optický kabel dlouhý přibližně deset kilometrů. S využitím 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 odvodit pohyb vln ve vodním sloupci.
- 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 zřícení se nejprve na povrchu objeví viditelné vlny. Ty rychle utichnou. Po nich ale následuje dlouhá řada vnitřních vln, které se hodiny přelévají hlubinami fjordu.
Právě tyto trvalé vnitřní vlny mocně promíchávají vodní masy a udržují fjord relativně teplý pro další proces tání.
Akcelerátor tání: až metr ledu denně mizí pod vodou
Výzkumníci vypočítali, že vnitřní vlny mohou v každém cyklu roztavit přibližně jeden centimetr ledu na spodní straně ledovce. To zní nevýrazně — dokud si neuvědomíte, jak často k tomu dochází.
V aktivním fjordu se ledovce odlamují nepřetržitě. Když sečtete všechny tyto vlny dohromady, lokální podmořské tání dosahuje přibližně jednoho metru ledu za den. To je srovnatelné s rychlostí, jakou se samotný ledovec posouvá směrem k moři.
Studie ukazuje, že dřívější modely podmořské tání výrazně podceňovaly — někdy až stonásobně. Tyto modely se zaměřovaly především na průměrnou teplotu vody a proudění, ale nebraly v úvahu energii vnitřních vln, které opakovaně přihánějí teplou vodu k ledu.
Konkrétním příkladem je ledovec Eqalorutsit Kangilliit Sermiat na jihu Grónska. Tento ledovec ročně odesílá do oceánu odhadem 3,6 kubického kilometru ledu — to je téměř třikrát více, než je objem švýcarského ledovce Rhône. Veškerý ten padající led pokračuje ve svém působení i po odlomení, a to prostřednictvím vln, které se šíří do hlubin fjordu.
Sebeposilující koloběh urychluje ubývání ledu
Nové poznatky nabízejí mnohem složitější obraz tajících ledovců, než jen „teplý vzduch poškozuje led". Grónský ledový příkrov reaguje na oteplující se klima hned několika způsoby najednou.
Na povrchu vyšší teploty vzduchu způsobují tání a odtok vody. Na okrajích ledového příkrovu, kde ledovce vstupují do moře, se přitom odehrává jiný proces: zřícení uvádějí oceánskou vodu do pohybu, která pak přináší další teplo k ledu.
Vzniká tak koloběh:
- Stoupající teploty oslabují čela ledovců.
- Ledovce se odlamují častěji a odlupují se větší kusy.
- Tato zřícení vyvolávají silné vnitřní vlny.
- Vlny přivádějí teplou hlubinnou vodu k ledové stěně.
- Základna ledovce taje rychleji, což vyvolává nové odlamování.
Ledovec tak urychluje vlastní ústup, aniž by to bylo na povrchu přímo vidět. Velké klimatické příběhy stále platí — planeta se otepluje — ale způsob, jakým se to projevuje v ledových masách, je nepravidelnější a dynamičtější, než modely dlouho předpokládaly.
Celosvětové důsledky: mořská hladina a narušení oceánských proudů
Proč na tomto procesu záleží, ukazuje samotný rozsah Grónska. Tamní ledový příkrov obsahuje dost vody na to, aby světová mořská hladina stoupla přibližně o sedm metrů, pokud by se vše roztavilo. Tak daleko to není, ale příspěvek Grónska k současnému vzestupu mořské hladiny roste již řadu let.
Pokud se ukáže, že podmořské tání je výrazně silnější, než se myslelo, znamená to, že grónské ledovce možná přenášejí pevninský led do moře rychleji, než počítají mnohé klimatické scénáře. To má dopady na nízko položená pobřežní území — od Nizozemska po delty v Asii a ostrovní státy v Tichém oceánu.
Navíc veškerá tato tavná voda mění složení a teplotu mořské vody v severní části Atlantského oceánu. To ovlivňuje velké proudové systémy, jako je atlantická meridionální cirkulace, jejíž součástí je Golfský proud.
Změny v proudění kolem Grónska mohou časem ovlivnit i pravděpodobnost mokrých léta, mírných zim nebo naopak chladnějších období v Evropě.
Co přesně jsou vnitřní vlny?
Vnitřní vlny vznikají na rozhraní vodních vrstev s různou hustotou — způsobenou například teplotou nebo salinitou. Zatímco povrchové vlny viditelně lámou, vnitřní vlny se valí jako neviditelné hřebeny hlubinami oceánu.
Ve fjordech u Grónska je vrchní vrstva vody často chladnější a méně slaná kvůli tavné vodě, zatímco v hloubce proudí teplejší a slanější mořská voda. Zřícení ledovce naruší rovnováhu těchto vrstev a uvede je do pohybu. Hranice mezi oběma vodnými masami začne vlnit a tyto vlny mohou dosahovat desítek až stovek metrů výšky.
Pro lidi a živočichy na povrchu může voda vypadat relativně klidná, zatímco hluboko pod lodí probíhá obrovská dynamika. A právě tam přichází led do kontaktu s vodou 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 výpočtu průměrných teplot vody musejí modely zohledňovat energii vnitřních vln a další místní dynamiku.
Pro politická rozhodnutí týkající se hrází, územního plánování podél pobřeží a mezinárodních klimatických dohod to znamená, že rozpětí možného vzestupu mořské hladiny může vyjít jinak, než naznačovaly starší odhady. Zejména dlouhodobá rozhodnutí — například kde stavět nové čtvrti nebo jak vysoké mají být budoucí hráze — silně závisejí na tom, jak rychle Grónsko a Antarktida reagují na oteplování.
Kdo se dívá na fotografii zřícené ledové stěny, vidí obvykle jen ten velkolepý okamžik, kdy led narazí na vodu. Vědci nyní ukazují, že za tímto okamžikem následuje tichá dohra — v podobě obrovských vnitřních vln. Právě tyto skryté pohyby určují, kolik ledu zmizí pod vodou a jak rychle bude mořská hladina v nadcházejících desetiletích stoupat.
