Gdy Grenlandia kwitnie, oceanom przybywa wody

Pod koniec 2022 r. gruchnęła wieść, że w próbkach zmrożonego gruntu zebranego wiele lat temu na północy Grenlandii naukowcy znaleźli najstarsze jak do tej pory, bo liczące aż 2 mln lat, DNA. Eske Willerslev z Københavns Universitet i jego międzynarodowy zespół – mogli dzięki temu wsiąść w wehikuł czasu. W relacji z podróży nim w „Nature” opisali, że zamiast arktycznej pustyni znaleźli las składający się m.in. ze świerków, brzóz, topoli i cisów. Żyły w nim renifery oraz pięciotonowe mastodonty amerykańskie. Szczątki tych wymarłych kuzynów słoni, pochodzące sprzed kilkunastu tysięcy lat, znajdowano głównie na terenie USA oraz południowej Kanady. Teraz wiemy, że zwierzęta te docierały na północne krańce Grenlandii. Zdaniem autorów badań były one wtedy cieplejsze o 10–12 st. C niż dziś. Był to zatem klimat umiarkowany chłodny, podobny do tego w np. północnej Finlandii.

Dziś w tej części wyspy panuje arktyczna surowość, w której doskonale odnajdują się takie gatunki jak piżmowół, niedźwiedź polarny czy zimnolubne wersje lisa i zająca. Mają tu dość sporo wolnej od lodu przestrzeni, bo skrajnie suche warunki nie sprzyjają jego akumulacji. Porastają ją głównie mchy i porosty.

Cała współczesna Grenlandia to jednak kraina lodu – jest go tu prawie 3 mln km sześć., zajmuje cztery piąte wyspy, która ma powierzchnię siedmiokrotnie większą od Polski. Ciągnie się z północy na południe na długości prawie 3 tys. km i osiąga szerokość 1,1 tys. km. Jej średnia grubość wynosi ok. 1,5 km. Gdyby cały ten lód stopniał, podniósłby poziom oceanów o 6–7 m. Nie jest to niemożliwe, a badania Willersleva nie są pierwszymi, które sugerują, że największa wyspa świata, jeśli tylko otrzyma trochę ciepła, chętnie zrzuca z siebie lodową skorupę.

Północ przyciąga ciepło

Grenlandia – jak zresztą cała Arktyka – nie przepada za zimnem. I rzadko było na niej tak chłodno, jak w ciągu ostatnich 2 mln lat. Przed 50 mln lat temperatury były wyższe od współczesnych o 10–12 st. C. To dopiero był gorący glob. Palmy rosły w pobliżu biegunów, a w arktycznych wodach czaiły się ciepłolubne krokodyle. Później było już tylko coraz chłodniej, aż w końcu cała planeta znalazła się w temperaturowej depresji. Przed 2,6 mln lat zaczął się plejstocen, czyli epoka lodowcowa, dla człowieka szczególnie ważna, bo wtedy właśnie rozprzestrzenił się na Ziemi, korzystając z tego, że obniżce temperatur globalnych towarzyszyły spadek wilgotności i w efekcie ekspansja sawann w strefie tropikalnej.

Jak zachowywała się Grenlandia, gdy świat się wychładzał? Do początków plejstocenu była wolna od lodu (w przeciwieństwie do Antarktydy, którą przykrył on już 14 mln lat temu). Paleontolożka Marci Robinson po zbadaniu skamieniałości jednokomórkowych otwornic wydobytych z podmorskich rdzeni ustaliła, że przed 3 mln lat temperatura Oceanu Arktycznego w pobliżu Spitsbergenu wynosiła aż 18 st. C. Dziś jest to ok. 0 st. C. Analiza znalezionych na sąsiadującej z Grenlandią Wyspie Ellesme­re’a ­torfów sprzed 3 mln lat, wykonana przez zespół Ashley ­Ballantyne, pokazała zaś, że średnia roczna temperatura wynosiła tam wówczas ok. -3 st. C, (dziś -19 st. C). Zauważmy przy tym, że cała planeta była wtedy cieplejsza od współczesnej średnio zaledwie o 2–3 st. C, a tropikalne oceany miały podobną temperaturę jak obecnie. Wygląda to więc tak, jakby nadwyżka ciepła skoncentrowała się w Arktyce.

I ten wzorzec będzie się odtwarzał podczas kolejnych wahnięć klimatu: gdy tylko Ziemia otrzyma trochę większe dawki ciepła, Arktyka łapczywie się na nie rzuca. Klimatolodzy nazywają to arktycznym przyspieszeniem. Czy znów mamy z nim do czynienia? To ważne pytanie, bo przed 3 mln lat lustro wody oceanicznej znajdowało się o 15–20 m wyżej niż dziś.

Czas decyduje o zmianach

W plejstocenie klimat ziemski stoczył się na temperaturowe dno, ale – jak to właśnie wykazał Willerslev ze współpracownikami – nie od razu. Przed 2 mln lat Grenlandia była wciąż o wiele cieplejsza niż dziś i nawet na północy porośnięta lasem. A przecież teoretycznie od startu epoki lodowcowej minęło wtedy już ponad pół miliona lat. Niewykluczone, że lodowce zagnieździły się już w górach na wschodzie i południu wyspy, ale na nizinach centralnych i wybrzeżu było wciąż leśnie i zielono. Śnieg, który spadał zimą, znikał tam bez śladu z nastaniem wiosny.

Jednak plejstoceńska zamrażarka dopiero się rozkręcała. Milion lat później Grenlandia była już w większości pokryta lodem, który wypełzł z gór i zajął niziny. Ale i wtedy zdarzały się okresy, gdy temperatura na pewien czas podnosiła się wyraźniej, posłuszna rytmicznym zmianom ilości ciepła słonecznego docierającego do planety. Te cykle, trwające dziesiątki i setki tysięcy lat, brały się (i nadal biorą) nie ze zmian jasności Słońca, lecz z ruchów Ziemi, zmian kształtu jej orbity oraz nachylenia i pozycji osi. Ocieplenia przychodziły niepodziewanie. Jakby nagle ktoś rozkręcił główny zawór centralnego ogrzewania. Część plejstoceńskich lodów wówczas topniała, a pochodząca z nich woda podnosiła poziom oceanów. Nie trwało to jednak długo. Gdy tylko położenie Ziemi względem Słońca zmieniło się na mniej korzystne, kraina chłodu powracała, lądolody puchły, a morza opadały. Te krótkie epizody powrotu ciepła naukowcy nazwali interglacjałami, w odróżnieniu od znacznie dłuższych faz inwazji lodu określanych glacjałami lub po prostu zlodowaceniami.

Badacze pragnący poznać przyszłość Grenlandii ze szczególną uwagą analizowali dwa interglacjały. Jeden jest datowany na ok. 400 tys. lat temu, drugi – na ponad 125 tys. Podczas obu średnie temperatury na Ziemi były nieco wyższe niż obecnie, ale za każdym razem Grenlandia zachowała się inaczej. Podczas pierwszego pozbyła się większości lodu, a jej południową część porósł las. Co ciekawe, w miesiącach letnich średnie temperatury w Arktyce były wyższe od współczesnych tylko o 2–3 st. C. A mimo to z grenlandzkiego lądolodu zostało wówczas niewiele. Dlaczego?

Odpowiedź zawiera się w jednym słowie: czas. Ciepło dostało go sporo, ponieważ względnie wysokie, jak na plejstocen, temperatury letnie utrzymywały się w Arktyce przez ok. 20 tys. lat (dwukrotnie dłużej niż trwa holocen, czyli epoka polodowcowa, w której żyjemy). Lód znikał sobie powolutku, podnosząc oceany w przeciętnym tempie pół metra na tysiąc lat. Na koniec osiągnęły one poziom o 12–15 m wyższy od dzisiejszego. To oznacza, że ciepło nie próżnowało także na drugim końcu kuli ziemskiej i dobrało się do zachodniej części Antarktydy, zapewne ją unicestwiając.

Czy taka właśnie czeka nas przyszłość? Niekoniecznie. Przenieśmy się teraz do drugiego interglacjału, tego późniejszego. Okazał się on jeszcze cieplejszy niż poprzedni. Podczas maksimum termicznego, które wypadło przed 125 tys. lat, na Grenlandii średnie temperatury lipca i sierpnia były wyższe niż dziś o 5–6 st. C, a na północy wyspy nawet o 8 st. C. Mimo to lądolód ocalał. Dlaczego wcześniej prawie zniknął, choć było chłodniej, a później ocalał, choć było cieplej? Śledztwo w tej sprawie wciąż trwa, ale pewne konkluzje wydają się klarować (rekonstruowanie historii lądolodów nie jest łatwe, ponieważ one same dość skutecznie zacierają ślady, przesuwając się po skalnym podłożu).

Ostatnio przeważa pogląd, że interglacjał sprzed 125 tys. lat nie uczynił dużej krzywdy lądolodowi zajmującemu Grenlandię, ponieważ nie zdążył. Wysokie temperatury utrzymały się przez 5–7 tys. lat, po czym klimat dostał zapaści i kaloryfer znów został zakręcony. Lód odzyskał wigor i utracone terytoria. Niepokojące z naszej perspektywy jest jednak to, że ciepłu prawdopodobnie wystarczyło jednak czasu na ponowną anihilację Antarktydy Zachodniej. To głównie z tego powodu oceany podniosły się o łącznie 6–7 m. Wynikałoby z tego, że jest ona bardziej wrażliwa od Grenlandii na bodźce termiczne docierające z atmosfery i oceanów.

Lód znika nawet po ociepleniu

Główna nauka płynąca z badań nad przeszłością lądolodu Grenlandii brzmi: nawet gdyby temperatury na globie podniosły się znacznie, nie zniknie on w ciągu paru wieków. Jednak katastrofa, która zagrozi setkom milionów mieszkańców terenów nadmorskich, zacznie się wtedy, gdy morza podniosą się o 2–3 m, a to już bliższa perspektywa czasowa. Poza tym inercja lądolodów jest tak duża, że raz uruchomiony proces rozpadu będzie trwał przez kolejne setki lat, nawet jeśli temperatury na Ziemi przestaną się podnosić.

Naukowcy próbują obliczyć, w jakim tempie będzie topniał lądolód grenlandzki. Karmią modele komputerowe danymi z przeszłości i wynikami bieżących obserwacji. Co roku ukazuje się w prasie naukowej przynajmniej kilka takich symulacji. Uwzględniają one również to, co działo się z grenlandzkim lądolodem względnie niedawno, czyli na początku holocenu, który nastał po zakończeniu epoki lodowcowej. Wówczas Ziemia bardzo energicznie wygrzebywała się z dołka klimatycznego, w Europie i Ameryce Północnej dogorywały resztki lądolodów plejstoceńskich, a pochodzące z nich wody roztopowe podnosiły poziom oceanów w szaleńczym tempie kilkunastu metrów na tysiąc lat.

Na półkuli północnej okres najwyższych temperatur zaczął się ok. 8 tys. lat temu, a skończył 3 tys. lat później. Nazwano go Holoceńskim Optimum Klimatycznym. Na Grenlandii było wówczas cieplej o 2–3 st. C niż dziś, lodu też było nieco mniej. Później grenlandzkie lodowce znów zaczęły przybierać na wadze. Niektórzy badacze uważają, że gdyby to zależało wyłącznie od samej natury, nasza półkula już szykowałaby się do kolejnego zlodowacenia. Jak swego czasu wyliczył Chronis Tzedakis, profesor University College London, nadeszłoby ono za 2 tys. lat. Powrotowi chłodu sprzyjają zarówno rytmiczne zmiany położenia Ziemi względem Słońca, jak i geologia. To przede wszystkim ona odpowiada za to, że w ciągu 50 mln lat poziom dwutlenku węgla w atmosferze zjechał kilkukrotnie, a temperatury na Ziemi poleciały na łeb na szyję.

Natura ustępuje człowiekowi

Teraz jednak natura ma niewiele do powiedzenia. Dziś poziom CO2 znacznie przewyższa normę z ostatniego miliona lat. Od początku XIX w. podniósł się o połowę. To już jest nasze dzieło. W dwa stulecia wróciliśmy do czasów sprzed 3 mln lat. Temperatury na globie też rosną. Lód już się topi i to coraz szybciej. Od początku XXI w. tempo jego ubywania uległo podwojeniu do ok. 300 km kw. rocznie przy dużej zmienności wieloletniej.

Zespół Edwarda Hanny, klimatologa z University of Lincoln, wyliczył, że każdy wzrost średniej temperatury letniej o 1 st. C przekłada się na utratę kolejnych 100 km kw. lodu rocznie. Jeśli zatem wyspa ociepli się latem o 5 st. C, co jest łatwe do wyobrażenia, wówczas za parę dekad z Grenlandii może zacząć znikać nawet 1000 km kw. lodu na rok. To przełożyłoby się na wzrost poziomu oceanów o 2,5 mm rocznie – po tysiącu lat to już 2,5 m. W geologicznej skali czasu to tempo ekspresowe. Lądolód wciąż by istniał, choć byłby mniejszy o jedną trzecią.

Istnieją bardziej skrajne scenariusze. Ralf Greve i Christopher Chambers przedstawili w „Journal of Glaciology” wyniki symulacji komputerowych, zakładających bardzo wysokie i długotrwałe emisje gazów cieplarnianych. Model pokazał, że wówczas sama tylko Grenlandia podniesie morza o 20–30 cm w ciągu najbliższych stu lat i o 3,5 m do końca tego tysiąclecia. Można się pocieszać, że trzynaście innych symulacji, które wykonali autorzy tych badań, nie było aż tak katastroficznych, ale po pierwsze, te mniej ekstremalne też wyglądają bardzo ponuro, a po drugie – nie zapominajmy o drugim końcu kuli ziemskiej.

O ile lód grenlandzki po wycofaniu się do wnętrza wyspy może długo stawiać opór ciepłu, i to nawet dość skutecznie, jak pokazuje bieg zdarzeń sprzed 125 tys. lat, o tyle Antarktyda Zachodnia nie ma dokąd się wycofać. Jej przeszłość zgłębiał przez wiele lat paleo­klimatolog Chris Turney z University of New South Wales w Sydney. Ustalił, że 125 tys. lat temu błyskawicznie zareagowała ona na wzrost temperatur i praktycznie zniknęła w ciągu pierwszych paru stuleci interglacjału, podnosząc poziom oceanów o 3 m. Wystarczyło, że sąsiadujące z nią morza ogrzały się o 2 st. C.

Według Turneya dziś sytuacja jest bardzo podobna. A niektórzy badacze uważają wręcz, że próg rozpadu został już przekroczony. Prognozują, że najbardziej krucha część Antarktydy do spółki z Grenlandią mogą podnieść lustro wody oceanicznej o ponad pół metra do końca tego wieku i o kolejny metr w następnym. Myśmy to, nie chwaląc się (bo nie ma czym), sprawili.