Jak se hladiny oxidu uhličitého skleníkových plynů zvyšují a zahřívají na celém světě, led Antarktidy se stane více zranitelným vůči cyklům v astronomickém měřítku, zejména sklon naší planety je, jak se točí kolem své osy.
Nový výzkum zjistil, že za 30 miliónů let historie reagovaly ledové štíty Antarktidy nejsilněji na úhel náklonu Země na jeho ose, když se led rozprostírá do oceánů, interagoval s proudy, které mohou na jejich okrajích přivádět teplou vodu a vést ke zvýšení tání. Účinek náklonu dosáhl vrcholu, když byly hladiny oxidu uhličitého podobné tomu, co vědci předpovídají pro příští století, pokud lidé nedostanou emise pod kontrolu.
Jak se hladiny oxidu uhličitého posouvají kolem 400 dílů na milion, klima se stane citlivějším na náklon nebo zkosení Země, uvedli vědci 14. ledna v časopise Nature Geoscience.
„Opravdu kritické je množství oxidu uhličitého v atmosféře,“ řekl spoluautor studie Stephen Meyers, paleoklimatolog na Wisconsinské univerzitě v Madisonu.
Scénář vysokého obsahu oxidu uhličitého a vysokého úhlu náklonu by mohl být devastující zejména pro kilometry silné ledové pokrývky Antarktidy.
Rekonstrukce minulosti
Během asi 40 000 let se zemská osa naklápí sem a tam „jako houpací křeslo,“ řekl Meyers. V současné době je tato šikmost asi 23,4 stupně, ale může být až 22,1 stupně nebo až 24,5 stupně.
Sklon záleží na tom, kdy a kde sluneční světlo zasáhne planetu, a může tak ovlivnit klima.
K rekonstrukci historie toho, jak Antarktida reagovala na tento náklon, použil Meyers a jeho spoluautoři několik zdrojů informací o zemské klimatické minulosti. Jedním zdrojem byl uhličitan vápenatý ze dna oceánu, který po sobě zanechali jednobuněčné organismy zvané bentická foraminifera. Tyto organismy vylučují skořápku uhličitanu vápenatého kolem sebe a blokují globální, nepřetržitý záznam chemie oceánů a atmosféry.
Záznamy sedimentů z pravého okolí Antarktidy byly dalším zdrojem klimatické historie - specializací studijního spoluautora a paleoklimatologa Richarda Levyho z GNS Science a Victoria University of Wellington na Novém Zélandu. Tyto sedimenty, vrtané od dna oceánu v dlouhých sloupcových jádrech, také uchovávají záznam o minulosti. Například ledovec vyhodí tam, kde sedí, výraznou směs bláta, písku a štěrku. Tato jádra poskytují velmi podrobný obrázek o tom, kde kdysi byly ledové pláty, řekl Meyers, ale v záznamu jsou mezery.
Ledové cykly
S údaji z obou zdrojů vědci shromáždili historii Antarktidy před 34 miliony až 5 miliony let. První velké ledové pláty na Antarktidě vznikly před 34 miliony let, řekl Levy a celoročný mořský led se stal normou teprve před 3 miliony let, kdy hladiny oxidu uhličitého klesly pod 400 dílů na milion.
Od asi 34 milionů let do asi 25 milionů let byl oxid uhličitý velmi vysoký (600 až 800 ppm) a většina ledu Antarktidy byla na pevnině, nikoli v kontaktu s mořem. Vědci zjistili, že postup a ústup ledu na kontinentu byly v této době relativně necitlivé na náklon planety. Mezi asi 24,5 miliony a asi 14 miliony let atmosférický oxid uhličitý klesl na 400 až 600 ppm. Ledové pláty postupovaly častěji do moře, ale příliš mnoho plovoucího mořského ledu nebylo. V této době byla planeta docela citlivá na náklon zemské osy.
Před 13 miliony až 5 miliony let hladiny oxidu uhličitého opět klesly a dosáhly pouhých 200 ppm. Plovoucí mořský led stal se více prominentní, tvořit kůru přes otevřený oceán v zimě a ztenčování jen v létě. Citlivost na sklon Země klesla.
Není úplně jasné, proč k této změně citlivosti na šikmost dochází, řekl Levy Live Science, ale zdá se, že důvodem je kontakt mezi ledem a oceánem. V době vysokého náklonu se polární oblasti zahřívají a teplotní rozdíly mezi rovníkem a póly se stávají méně extrémními. To zase mění vzorce větru a proudu - které jsou do velké míry ovlivňovány tímto teplotním rozdílem - v konečném důsledku zvyšuje tok teplé vody oceánu na okraj Antarktidy.
Když je led většinou pozemní, tento tok se nedotýká ledu. Ale když jsou ledové pláty uzemněny proti dnu oceánu, v kontaktu s proudy, záleží hodně na teplé vodě. Zdá se, že plovoucí mořský led blokuje část toku a snižuje sklon ledové pokrývky k roztavení. Ale když jsou hladiny oxidu uhličitého natolik vysoké, že se plovoucí mořský led taje, nic teplého proudu nezastaví. Tehdy se zdá, že na Zemi bude nejvíce záležet, jak k tomu došlo před 24,5 miliony až 14 miliony let.
Tato historie vyvolává potíže pro budoucnost Antarktidy. V roce 2016 hladina oxidu uhličitého v zemské atmosféře trvale skákala kolem 400 ppm. Naposledy v geologické historii Země bylo, že oxid uhličitý byl tak vysoký, v Antarktidě nebyl celoroční mořský led, řekl Levy. Pokud budou emise pokračovat tak, jak jsou, mořský led ztratí, řekl Levy, „a my skočíme zpět do světa, který neexistoval miliony let.“
"Zranitelné antarktické mořské ledové pláty budou pociťovat dopad našeho současného relativně vysokého náklonu a oteplování oceánu na okrajích Antarktidy bude zesíleno," uvedl.
V pondělí (14. ledna) další skupina vědců uvedla, že míra tání Antarktidy je již šestkrát rychlejší než před několika desítkami let. Vědci zjistili, že kontinent ztratil v letech 1979 až 1990 ročně asi 40 gigatonů ledu. Mezi lety 2009 a 2017 ztratil v průměru 252 gigatonů ledu ročně.
Vědci nyní zkoumají malé rozdíly v citlivosti na zemský sklon, ke kterým dochází ve třech širokých vzorcích, které našli, ale hlavní sdělení je již jasné, řekl Levy.
„Antarktický mořský led je jasně důležitý,“ řekl. "Musíme prosadit a vymyslet způsoby, jak splnit emisní cíle."
