Dlaczego Niektóre Gelenerne Mleją Szybciej: Pętla Odwrotu Barwności

To nie jest tylko temperatura — to jak wygląda lod

Zapytaj większość ludzi o przyczynę zanikania geleń i powiedzą: „to się staje cieplejszym”. To prawda, ale wyjaśnia ono tylko część historii. Przejdź przez dwa geleń na tym samym ciepłym południu — jeden pokryty świeżą, błyskotliwie białą śniegiem, drugi z wiatrzanymi bruzdami, popiółem pożarów i odsłoniętą „zanieczyszczone” lodem — a znajdziesz, że zanieczyszczone leży się znacznie szybciej, nawet jeśli powietrze nad oboma jest identyczne. Brakującym parametrem jest albedo: ujemna część odbijanej przez powierzchnię światła słonecznego w stosunku do tego, ile jest pochłanianego jako ciepło.

świeży śnieg odbija 80–90% przychodzącego promieniowania słonecznego; tylko jedna dziesiąta lub mniej jest pochłanianych jako ciepło. Łysy lodowy lód, po tym jak się zniknie śnieżna pokrywa, odbija około 30–50%. Lód zanieczyszczony popiółem, bruzdami, popiołem wulkanicznym lub algeą może spadnąć do 10–20% odbijalności — co oznacza, że pochłania cztery do osiem razy więcej energii słonecznej niż świeży śnieg pod dokładnie takim samym słońcem. To jedna zmienna, bardziej niż jakakolwiek inna, decyduje o tym, jak szybko dana kawałek lodu zniknie po rozpoczęciu meltyncji.

Pętla zwrotna: zmelting darkens ice, darker ice melts faster

Albedo nie pozostaje stałe podczas meltyzacji lodowca — i to przekształca prostą właściwość fizyczną w pętlę zwrotną. Proces ten działa tak: ciepła pogoda rozpuszcza górne warstwy śniegu, co odsłania starszy, gęstszy, szerszycieli lod, lub skupia cząsteczki ciemnego charakteru (pył, spalin, cryoconit i alge z pigmentami), które były rozcieńczone przez thikszy śnieg. Nowo odsłonięta ciemna powierzchnia absorbuje więcej słońca, co przyspiesza lokalne meltyzowanie, co w konsekwencji odsłania kolejne warstwy ciemnego lodu lub przyciąga większą ilość zmeltenego wodora, co dalej obniża albedo — a pętla ta uzupełnia się i powtarza.

To dlatego meltyzacja lodowca rzadko postępuje jako płynna, liniowa rampa z rosnącą temperaturą. W początkowej fazie meltyzacji, gdy jest jeszcze dużo śniegu, lodowiec może odpić nieoczekiwaną ilość ciepła. Gdy linia śnieżna cofnie się i odsłania szerszy, ciemniejszy lód, ta sama temperatura powoduje znacznie większą reakcję — powierzchnia lodu zmienia zasady gry. Glaciolodowcy często nazywają to zwrotnym sprzężeniem, ponieważ uwalnia sygnał ciepła początkowego zamiast go tłumić, co jest przeciwnie do stabilizującego (negatywnego) sprzężenia.

Bilans masowy: konto, które poszczególne geleńka utrzymują

Podkładem widocznej zmeltingu jest proste zadanie rachunkowe, o którym mówią geologowie lodowcowi — bilans masowy: ile lodu zdobywa geleńko podczas opadania śniegu (akumulacja) w ciągu roku, a ile straci na wynikaniu, sublimacji i calvingu (abluacje). Geleńko w równowadze zdobywa tyle samo, ile straci. Geleńko z negatywnym bilansem masowym straci więcej niż zdobędzie — nawet jeśli nadal dostaje świeży śnieg codziennie w zimie, na netto sięga to w stronę znikania.

Albedo rządzi prawem abluacji prawie całkowicie. Strefa akumulacyjna geleńka (jego wyższe, chłodne, pokryte śniegiem górne końce) pozostaje białą i odbijającą większość czasu roku, więc straci tylko mało na wynikanie. Strefa abluacji (niższa, ciepła, językowa strefa, gdzie stare, nagoje lodowe są wyjazdowe przez miesiące) to miejsce, w którym działa zrzucenie lody-albedo i to tam większość masy odchodzącego geleńka rzeczywiście straci. Przy podwyższeniu globalnej temperatury linia równowagi — granica między dwiema strefami — przesuwa się wyżej na górę szczytu lub dalej w kierunku lądu na lodowcu, zmniejszając obszar ochronny pokryty śniegiem i rozszerzając dark, szybko wynikający.

Nie wszystkie geleńy są równie zagrożone

Bo stopień zderzenia zależy tak bardzo od zmęsznienia powierzchni, w przeciwnych okolicznościach podobne geleńia mogą reagować na taki sam ogrzewanie regionalne bardzo inaczej. Głębia, która leży w windze poziomie źródeł pyłów pustynnych, blisko regionu łatwego do ogniw, lub w przemysłowej korytarzu akumuluje szybciej cząsteczki ciemne i rozpuszcza się nieproporcjonalnie szybko. Kierunek i nachylenie geleńia również mają znaczenie — płaski, słońce zwracający język akumuluje szybciej jeziorka zaczepione z wodą i odsłonięte szalek niż stromy, zmierzchowy. Sami jeziora zaczepione z wodą mają bardzo niską albedo (około 10%, podobną do otwartego oceanu), więc chwilę po ich powstaniu przyspieszają one druzgocący cykl feedbaksowy na białym pokryciu śnieżnym.

Wysokość daje dodatkową warstwę. Zwykłe zbiorniki akumulacyjne utrzymują się chłodno i pokryte śniadem, nawet gdy świat ogrzewa, podburzone faktem, że śnieg nadzdarza nową białą powierzchnię co zimie. Dolne językowate geleńia, bliżej do temperatury rozpuszczenia przez większą część roku, spędzają więcej czasu w swoim zagrożonym, ciemnym, kaskadowym stanie. To jedna z powodów, dlaczego górskie geleńia o dużych dolnych językowatych częściach — głównie Alpy, Andy i niższe doliny Himalaj — cofają się szybciej w stosunku do wielkich, wysokich, chłodnych wnętrza sztucznej lodowej powierzchni Antarktydy, nawet jeśli Antarktyda przechowuje znacznie więcej deszczu lodowego.

Od rosnącego lodu do podnoszenia poziomu morza

Woda zlana z powierzchni gelendergu w końcu dociera do oceanu, czy poprzez bezpośrednie spływanie, czy przez podgelendergowe rzeźby lub rozbieranie lodowych bergów. Ponieważ ta woda była wcześniej zamknięta na lądzie, dodając ją do morza powoduje wzrost poziomu morskiego — w przeciwieństwie do zlania się lodowca morskiego, które przesuwa swoje własny masz i nie dodaje netto objętości. Głębsze gelendergi i kaponiry, mimo że zawierają mniejszą część lądowego lodu w porównaniu z Groenlandią i Antarktydą, były historycznie największymi źródłami lodowych przyczyn wzrostu poziomu morza, ponieważ ich niższe wysokości i większa proporcja odsuniętego, niskopróchnego lodu sprawiają, że są bardzo poddane zlaniu.

Dodatkowe skomplikowanie dodaje dwie wielkie sztuczne lodowce: gdy powierzchnia Groenlandii zaczyna się lizać i ciemnić, coraz większa część jej ogromnej powierzchni wpada w regime niskopróchnego, intensywnie lizanego, który dotychczas był ograniczony do jej krawędzi — to jest taka sama zmienna pętli jak na jednym górnym gelendergu, ale na skalę, która ostatecznie może mieć znaczenie dla metrów, a nie milimetrów, wzrostu poziomu morza w ciągu wieków, jeśli ta sytuacja będzie się utrzymywała przez sto lat.

Jako że naukowcy pomiar i modelują zwracanie albedo

Naukowcy śledzą albedo powierzchniowa za pomocą instrumentów satelitarnych, takich jak czujniki MODIS NASA, które wielokrotnie obserwują te same powierzchowne lodowce i zapisują zmiany w odświeżalności podczas sezonu roztopu, razem z stacjami na ziemi, które pomiar directnie przychodzącej i odbitej radiacji. Kampanie polowe zagłębiają się do śniegu i biorą próby powierzchniowego ldu, aby kwantyfikować rozmiar „ciemnego lodu” i wykryć jego przyczynę — minerałowy pył, czerniec spowodowany spalaniem czy wzrost glonów na lodzie, które udowodnione są dość znaczącym zjawiskiem w destrukcyjnym roztopie północnej części sztandaru lądowego Grönlandii.

Modely klimatyczne i modely bilansu mas glonów uwzględniają albedo jako zmienną dynamiczną, a nie stałą, dokładnie dlatego, że istnieje ten zwracanie: model zakładający stałą odświeżalność systematycznie przestanowi się przy roztopie, gdy naga i brudna powierzchnia lądowa zaczyna dominować na glonie. Poprawne uwzględnienie tego zwracania to jedna z trudniejszych kwestii dotyczących prognozy szybkości reakcji glonów — oraz podniesienia poziomu morza, które spowodują — na przyszłe ciepło.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Ice-Albedo Feedback Lab i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.