Ciepła woda Antarktyda szelf lodowy to klucz do zrozumienia, dlaczego lód pod antarktycznymi szelfami topnieje szybciej, niż przewidywano. Nowe badania pokazują, że wpływ stromego dna morskiego jest znacznie większy, niż wcześniej zakładano.

Naukowcy z University of East Anglia, University of Gothenburg i British Antarctic Survey ujawnili, że ciepła woda napływająca pod antarktyczne szelfy lodowe miesza się i unosi ku górze szczególnie intensywnie tam, gdzie dno morskie opada stromo – nawet pod kątem 45 stopni. Odkrycie to może zmienić sposób, w jaki przewidujemy przyszłe tempo topnienia lodowców oraz wzrost poziomu mórz.

Badania przeprowadzono w ramach międzynarodowego projektu International Thwaites Glacier Collaboration (ITGC), finansowanego przez brytyjską NERC oraz amerykańską NSF. Wyniki opublikowano w czasopiśmie Ocean Sciences.

Gdzie prowadzono badania i dlaczego tam?

Naukowcy skupili się na szelfie lodowym Dotson, położonym na zachodnim wybrzeżu Antarktydy. To region wyjątkowo ważny dla klimatu Ziemi, bo zachodnioantarktyczne lodowce należą do najszybciej topniejących na świecie. Gdy szelf – czyli pływająca płyta lodu – traci stabilność, lodowiec położony za nim zaczyna cofać się szybciej, a ogromne masy lodu spływają do oceanu.

Dotson to również jedno z niewielu miejsc, w których można bezpiecznie wprowadzić autonomiczny pojazd badawczy pod lód. W tym badaniu był to słynny AUV Boaty McBoatface, wyposażony w czujniki turbulencji, temperatury, zasolenia i prędkości przepływu.

Co dokładnie odkryli naukowcy?

1. Najsilniejsze topnienie zachodzi tam, gdzie dno jest strome

Do tej pory uważano, że to prędkość prądów odpowiada za wynoszenie ciepłej wody ku górze. Badanie pokazało coś innego: największe mieszanie występuje tam, gdzie szybki prąd natrafia na nachylone zbocze dna morskiego.

Dno opadające pod kątem 40–45 stopni powoduje gwałtowne turbulencje. W efekcie ciepła, głęboka woda:

• unosi się w górę,
• nie miesza się po drodze z zimną wodą,
• dociera bezpośrednio pod lodowiec,
• przyspiesza jego topnienie od spodu.

To kluczowe odkrycie, bo dotychczas modele klimatyczne nie brały pod uwagę tej zależności.

2. Ciepła woda płynie szybciej, niż przypuszczano

W miejscach, gdzie mieszanie było najintensywniejsze, Boaty McBoatface zarejestrował prędkość przepływu 5–10 cm/s. Choć w skali oceanu to niewielka wartość, w systemie podlodowym oznacza to bardzo silny transport energii – wystarczający, by efektywnie podgrzać podstawę szelfu lodowego.

3. Badanie potwierdziło, że transport ciepła nie jest tylko poziomy

Tradycyjne modele zakładały, że ciepła woda:

• wpływa pod szelf,
• przesuwa się poziomo,
• stopniowo oddaje ciepło.

Tymczasem dane pokazały, że w kluczowych miejscach dominują silne, pionowe ruchy wody, które błyskawicznie przenoszą ciepło w głąb lodowej kawerny.

To zmienia cały obraz dynamiki topnienia.

Jak prowadzono badania?

To jeden z najmocniejszych elementów całej historii — technologia i skala trudności.

Boaty McBoatface – autonomiczny robot podlodowy

Robot płynął poniżej szelfu lodowego, w przestrzeni, do której człowiek nie ma fizycznego dostępu. Zebrał ponad 100 kilometrów ciągłych danych, rejestrując:

• mikrostrukturę turbulencji,
• temperaturę z dokładnością do tysięcznych części stopnia,
• zasolenie wody,
• prędkość i kierunki prądów,
• ukształtowanie dna morskiego (batymetrię).

Jak podkreślają badacze, jest to dopiero trzecie opublikowane w historii badanie turbulencji wewnątrz kawerny pod szelfem lodowym, wykonane metodą bezpośrednich pomiarów.

Co mówią naukowcy?

Dr Maren Richter z University of East Anglia, główna autorka badania, podsumowuje:

„Spodziewaliśmy się, że prędkość przepływu będzie głównym czynnikiem mieszania. Tymczasem kluczowa okazała się topografia dna. To ona kieruje ciepłą wodę dokładnie tam, gdzie lód jest najbardziej wrażliwy.”

Z kolei dr Alastair Graham z University of Gothenburg dodaje:

„To pokazuje, że musimy inaczej myśleć o tym, jak szelfy lodowe reagują na ocieplający się ocean. Modele dotąd pomijały efekt stromych zboczy, a to właśnie tam zachodzi najważniejsza dynamika.”

Dlaczego odkrycie ma ogromne znaczenie dla przyszłości klimatu?

1. Modele klimatyczne mogą zaniżać realne tempo topnienia

Jeśli transport ciepła jest silniejszy, niż zakładano — globalne projekcje wzrostu poziomu mórz mogą być zbyt optymistyczne.

2. Szelfy lodowe są „buforem” chroniącym lądolód

Kiedy tracą grubość od spodu, lądowy lodowiec zaczyna płynąć szybciej do oceanu. To samo zjawisko obserwujemy na Thwaites, znanym jako „Lodowiec Zagłady”.

3. Strome zbocza dna morskiego są powszechne

Jeśli ten mechanizm potwierdzi się w innych regionach Antarktydy, może oznaczać, że wiele szelfów jest znacznie bardziej wrażliwych na ciepło oceanu, niż sądzono.

Co dalej?

Naukowcy planują kolejne misje AUV pod inne szelfy lodowe, zwłaszcza pod Thwaites i Pine Island, gdzie występują podobne formacje dna.
Celem jest stworzenie bardziej realistycznych modeli oceanu i lodu, które uwzględnią:

• strome zbocza batymetryczne,
• intensywne mieszanie turbulence,
• pionowy transport energii,
• zmiany w siłach napędowych prądów.

Jeśli mechanizm potwierdzi się globalnie, świat będzie musiał zrewidować swoje prognozy dotyczące wzrostu poziomu mórz — i to szybciej, niż przewidywano.