Zmiany klimatyczne

Środowisko przyrodnicze jest systemem powiązanych komponentów geosfery obejmującym: budowę geologiczną, rzeźbę terenu, klimat, wody, gleby, faunę i florę. Jeśli w jednej sferze zachodzą zmiany, to mają one swoje odzwierciedlenie w procesach zachodzących w pozostałych. Sposób, w jaki globalny wzrost temperatury powietrza wpływa na zmiany innych elementów środowiska przyrodniczego, pokazuje poniższa rycina Widać na niej, że zmienia się między innymi pokrywa śnieżna i objętość lodowców, a w konsekwencji zasięg lodowców.

RX2JOJ5MN186A

Na ilustracji zaznaczono ośnieżone pasmo górskie, zieloną nizinę graniczącą z morzem. Na morzu jest kawałek lodu. Z gór topniejące śniegi tworzą rzekę wpływającą do morza. Strzałkami zaznaczono kierunki zmian. Rośnie temperatura powietrza nad lądami, rośnie poziom morza, rośnie magazynowanie ciepła w oceanach, rośnie temperatura wody na powierzchni morza oraz temperatura powietrza nad oceanami. Wzrasta ilość pary wodnej oraz temperatura powietrza - w niższej warstwie troposfery, sięgającej kilka kilometrów nad powierzchnią gruntu. Maleje objętość lodowców, pokrywa śnieżna, powierzchnia lodu morskiego.

Zmiany klimatyczne są już faktem. Według Piątego Raportu Międzyrządowego Panelu do spraw Zmian Klimatu (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), średnia globalna temperatura powierzchni oceanów i lądów w latach 1880‑2012 wzrosła o 0,85°C. Wzrost ten nie był jednak równomierny; w okresie 1951–2012 przyspieszył i wyniósł aż 0,72°C. Każda kolejna dekada jest cieplejsza, można więc przewidzieć, że w latach 2016‑2035 nastąpi kolejny wzrost o 0,3‑0,7°C. Ocieplenie najszybciej postępuje w Arktyce, czego konsekwencją jest między innymi kurczenie się (deglacjacjadeglacjacjadeglacjacja) i spadek miąższości lodu morskiego (rycina poniżej).

R191Z1XEPUP2M

Na ilustracji pokazano wykres dotyczący zasięgu lodu morskiego w Arktyce latem na podstawie sześciu baz danych. W roku około 1875 zasięg miał wartość 11 mnożone przez 10 do potęgi szóstej kilometrów kwadratowych. Wartość ta znacząco spada od 1950 roku. W roku 2010 wynosiła około 5 mnożone przez 10 do potęgi szóstej kilometrów kwadratowych. Na kolejnym wykresie zobrazowano bilans masy lodowców w latach 1930‑2019 rok na podstawie trzech baz danych. Do roku 1960 krzywe z trzech baz danych znajdują się nad wartością zero. Po roku 1960 krzywe biegną pod osią, osiągając wartość w trzech bazach pomiędzy minus 5 a minus 10 (10 do potęgi piętnastej GT).

Na wizualizacji zamieszczonej na stronie Climate.NASA.gov (wybierz: Sea Ice) można zobaczyć, jak zmieniała się pokrywa lodowa Arktyki od 1979 roku. Pod koniec każdego lata lód morski osiąga swój minimalny, wieloletni zasięg, który sukcesywnie maleje z roku na rok.

Podobnie czasza lodowaczasza lodowaczasza lodowa na Grenlandii systematycznie się kurczy, a pokrywa lodowa staje się coraz cieńsza. Całkowite jej stopnienie może spowodować podniesienie się poziomu wody o 5‑7 metrów. Inna wizualizacja na stronie Climate.NASA.gov (wybierz: Sea Level) symuluje zasięg zalania południowo‑zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych przy wzroście poziomu wody o 6 m.

Wpływ zmian klimatycznych na zasięg lodowców można również prześledzić na przykładzie dwóch czasz lodowych: Vatnajökull na Islandii oraz Barnes’a na Ziemi Baffina w Kanadzie. Do opracowania wykorzystano serię zdjęć satelitarnych satelity Landsat z miesięcy zimowych lat: 1995, 1998, 2003, 2010, 2014 oraz 2019 (EarthExplorer.USGS.gov), które zostały przeanalizowane i zwizualizowane przez zespół studentów Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Czasza lodowa Vatnajökull na Islandii

Warunki atmosferyczne Islandii sprzyjają utrzymywaniu się tam lodowców. Średnia temperatura powietrza w ciągu roku wynosi bowiem od około 10°C w lipcu, do około -5,5°C w grudniu. Generalnie zimy są relatywnie łagodne, a lata chłodne. Natomiast średnie roczne opady atmosferyczne osiągają 1000 mm.

Na Islandii znajduje się kilka lodowców, ale największy z nich to Vatnajökull. Położony jest on w południowo‑wschodniej części kraju, jego powierzchnia wynosi około 8100 kmIndeks górny 2², a czasza zawiera około 3300 kmIndeks górny 3³ lodu. Od głównej czaszy odchodzą lobylob lodowcowyloby, czyli jęzory lodowcowe oraz lodowce górskie. Pod pokrywą lodu znajdują się liczne góry (zwykle o wysokości 600‑800 m n.p.m.), szerokie i wąskie doliny, płaskowyże oraz subglacjalne kaniony. Natomiast pod lodowcem występują aktywne wulkany.

R1FHG4K6LPD77

Na ilustracji jest fragment mapy południowo‑wschodniej Islandii z obszarem zaznaczonym kolorem białym - to czapa lodowca Vatnajökull. Ma nieregularne obrzeża - liczne jęzory lodowca.

Zmiany powierzchni czaszy lodowej Vatnajökull w latach 1995‑2019 zostały zaprezentowane w poniższej tabeli. Wynika z niej, że deglacjacji podlegało 1045 kmIndeks górny 2². Dla porównania, powierzchnia Warszawy wynosi 517,2 kmIndeks górny 2². Miejsca deglacjacji w całym tym okresie i jej zasięg wizualizuje poniższa rycina.

Zmiany powierzchni lodowca Vatnajökull w latach 1995–2023

* Dane za rok 2023 stanowią najnowsze dostępne uaktualnienie. źródło: https://en.vedur.is/climatology/iceland/glaciers/vatnajokull/

Indeks dolny Źródło: oprac. D. Bochnak, K. Bodziony, M. Fukś, K. Kowalczyk, D. Sobczyński, pod kierunkiem M. Luc. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu) Indeks dolny koniec_{Źródło: oprac. D. Bochnak, K. Bodziony, M. Fukś, K. Kowalczyk, D. Sobczyński, pod kierunkiem M. Luc. Materiał wykorzystany na podstawie art. 29 ustawy o prawie autorskim i prawach pokrewnych (prawo cytatu)}

R1C5X5LLJAMGT

Na ilustracji jest fragment mapy południowo‑wschodniej Islandii. Zaznaczono obszar lodowca Vatnajökull z 2019 roku. Lodowiec ma kształt zbliżony do koła. Zasięg lodowca kurczy się w porównaniu z 1995 rokiem na całym obrzeżu czapy lodowej.

Wpływ na ujemny bilans masy lodowcabilans masy lodowcabilans masy lodowca mają coraz częściej występujące ciepłe, wietrzne lata oraz erupcje wulkaniczne. Vatnajökull leży w strefie neowulkanicznej, przykrywa siedem wulkanów.

Erupcje wulkanów powodują topnienie lodowców. Wraz z topnieniem zmniejsza się objętość lodu, co przyczynia się do zmniejszenia się ciśnienia powierzchniowego (nacisku) masy lodu na skorupę ziemską, w efekcie czego wzmaga się przepływ magmy w górnej części płaszcza ziemskiego. Napływ magmy uaktywnia procesy wulkaniczne, które przyczyniają się do przyspieszenia topnienia lodowców. Innymi słowy, im będzie cieplej, tym lodowce będą się szybciej topić, tym częstsze będą erupcje wulkaniczne, tym lodowce będą się szybciej topić. Proces taki ma charakter sprzężenia zwrotnego dodatniegosprzężenie zwrotne dodatniesprzężenia zwrotnego dodatniego i powoduje wzajemne przyspieszenie topnienia lodowców i aktywności wulkanicznej.

Lodowiec Barnes’a na Ziemi Baffina

Ziemia Baffina jest wyspą należącą do Kanady, o powierzchni ponad 507 tys. kmIndeks górny 2², położoną na podobnej szerokości geograficznej co Islandia. Powierzchnia wyspy jest w większości skalista, z najwyższym szczytem – Górą Odin – na wysokości 2143 m n.p.m. Znajdują się na niej dwie czapy lodowe: Penny oraz Barnes’a. Panuje na niej zimny, surowy klimat, czyli zimy są bardzo długie i mroźne, a lata pochmurne. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi tam -9,5°C, a średnia wielkość opadu nie przekracza 300 mm.

RLDAJNEPV56KX

Na ilustracji na fragmencie mapy Kanady - północnej części - zaznaczono lokalizację lodowca Barnes’a. Lodowiec leży na Ziemi Baffina, w centralnej części. Ziemia Baffina położona na północ od Cieśniny Hudsona.

Czasza lodowa Barnes’a jest istotnie mniejsza od czaszy Vatnajökull, gdyż ma powierzchnię około 5800 kmIndeks górny 2², rozmiary 150 x 60 km, maksymalną wysokość 1124 m, grubość lodu ok. 730 m. Ma ona długą historię. Około 20 000 lat temu lądolód laurentyjski pokrywał Kanadę i północną część USA. Czapa lodowa Barnes’a jest tym, co pozostało z niego do naszych czasów.

Więcej na temat tego ciekawego lodowca można znaleźć tutaj: Colorado.edu (https://www.colorado.edu/today/2017/03/20/last-remnant-north-american-ice-sheet-track-vanish).

Zmiany powierzchni czaszy lodowej Barnes’a w latach 1995‑2019 zostały zaprezentowane w poniższej tabeli. Wynika z niej, że powierzchnia zmalała o 125,6 kmIndeks górny 2². Dla porównania jest to powierzchnia prawie całej Gdyni (135 kmIndeks górny 2²). Miejsca deglacjacji w całym tym okresie i jej zasięg wizualizuje poniższa rycina.

Czasza lodowa Barnes’a może nie przetrwać, gdyż ze względu na topografię (płaska) jest bardzo wrażliwa na zmiany temperatury powietrza. Tempo jej topnienia wskazuje, że najprawdopodobniej, nawet gdyby ocieplenie klimatu zatrzymało się, lodowiec i tak skazany jest na stopienie się.

Zmiany powierzchni lodowca Barnes’a w latach 1995–2025

* Dane dla roku 2025 są szacunkowe na podstawie dostępnych trendów i prognoz. źródło: https://wgms.ch/

Indeks dolny Źródło: oprac. D. Bochnak, K. Bodziony, M. Fukś, K. Kowalczyk, D. Sobczyński, pod kierunkiem M. Luc. Indeks dolny koniec_{Źródło: oprac. D. Bochnak, K. Bodziony, M. Fukś, K. Kowalczyk, D. Sobczyński, pod kierunkiem M. Luc.}

R1TEMHVH2KQHL

Na ilustracji jest fragment mapy przedstawiający zmniejszający się zasięg lodowca w 2019 roku w porównaniu z rokiem 1995. Lodowiec ma podłużny kształt. Powierzchnia czapy lodowej zmniejsza się we wszystkich miejscach na obrzeżach.