Sulkeeko Etelämanner?

Tekijä: Erik ConwayHistorioitsija, NASA/Jet Propulsion Laboratory

Viime aikoina on puhuttu paljon Etelämantereesta ja siitä, onko mantereen jättimäinen jääpeite sulamassa vai ei. Erästä uutta julkaisua1 , jossa todetaan, että pinnan sulaminen on viime aikoina ollut vähäisempää kuin aiempina vuosina, on siteerattu ”todisteena” siitä, että ilmaston lämpenemistä ei tapahdu. Samaan tapaan käytetään myös muita todisteita siitä, että Etelämantereen ympärillä olevan merijään määrä näyttäisi olevan lievässä kasvussa2-4 . Molemmat tiedot ovat kuitenkin harhaanjohtavia. NASAn Grace-satelliitin avulla avaruudesta kerätyt painovoimatiedot osoittavat, että Etelämanner on menettänyt vuosittain yli sata kuutiokilometriä jäätä vuodesta 2002 lähtien. Uusimmat tiedot paljastavat, että Etelämanner menettää jäätä myös kiihtyvällä vauhdilla. Miten on mahdollista, että pinnan sulaminen vähenee, mutta manner menettää silti massaa? Vastaus kiteytyy siihen, että jää voi virrata sulamatta.

Kaksi kolmasosaa Etelämantereesta on korkeaa, kylmää aavikkoa. Itä-Antarktikaksi kutsutun osan keskimääräinen korkeus on noin 2 kilometriä, mikä on korkeampi kuin Yhdysvaltain Coloradon ylätasanko. Kaiken tämän jään alla on noin Australian kokoinen manner; sen päällä oleva jääpeite on keskimäärin hieman yli 2 kilometriä paksu. Jos kaikki tämä jää sulaisi, se nostaisi maapallon merenpinnan tasoa noin 60 metriä (197 jalkaa). Pinnan lämpeneminen Itä-Antarktiksella on kuitenkin vähäistä, jos lainkaan. Tutka- ja laserpohjaiset satelliittitiedot osoittavat pientä massahäviötä Itä-Antarktiksen reunoilla, jota osittain kompensoi lumen kerääntyminen sisäosiin, vaikka NASA:n/Saksan ilmailu- ja avaruuskeskuksen Gravity Recovery and Climate Experiment (Grace) -hankkeesta saadut tuoreet tulokset viittaavat siihen, että vuodesta 2006 lähtien jäätä on hävinnyt Itä-Antarktikselta enemmän kuin aiemmin on luultu5. Kaiken kaikkiaan Itä-Antarktiksella ei tapahdu paljon – vielä.

Jäätynyt Havaiji

Läntinen Etelämanner on hyvin erilainen. Yhden mantereen sijaan se on sarja jään peittämiä saaria – ajatelkaa sitä jäätyneenä Havaijina, jossa on pingviinejä. Koska kyseessä on saariryhmä, suuri osa Länsi-Antarktiksen jääpeitteestä (jargonissa WAIS) istuu itse asiassa Eteläisen valtameren pohjassa, ei kuivalla maalla. Osa siitä on yli 1,7 kilometriä merenpinnan alapuolella. Pine Island on näistä saarista suurin, ja Länsi-Antarktiksen suurin jäävirta on nimeltään Pine Island Glacier. Jos WAIS sulaisi kokonaan, se nostaisi merenpinnan tasoa 5-7 metriä (16-23 jalkaa). Ja Pine Island Glacierin osuus tästä olisi noin 10 prosenttia.

1990-luvun alusta lähtien eurooppalaiset ja kanadalaiset satelliitit ovat keränneet tutkatietoja Länsi-Antarktikalta. Nämä tutkatiedot voivat paljastaa jään liikkeen, ja 1990-luvun loppupuolella tietoja oli riittävästi, jotta tutkijat pystyivät mittaamaan Pine Islandin jäätikön vuotuisen liikkeen. Vuosina 1992-1996 kerättyjen tutkatietojen avulla NASA:n Jet Propulsion Laboratory -laboratoriossa työskentelevä merentutkija Eric Rignot havaitsi, että Pine Islandin jäätikön ”pohjaviiva” – jäätikön kelluvan osan ja merenpohjassa lepäävän jäätikön osan välinen viiva – oli vetäytynyt nopeasti kohti maata. Tämä tarkoitti, että jäätikkö oli menettämässä massaa. Hän selitti vetäytymisen johtuvan Länsi-Antarktista ympäröivien vesien lämpenemisestä6. Koska tietoja oli kuitenkin vain muutamalta vuodelta, hän ei voinut sanoa, oliko vetäytyminen tilapäinen, luonnollinen poikkeama vai ilmaston lämpenemisestä johtuva pidemmän aikavälin suuntaus.

Rignot’n artikkeli yllätti monet ihmiset. JPL:n tutkija Ron Kwok näki sen osoittavan, että ”vanha ajatus siitä, että jäätiköt liikkuvat todella hitaasti, ei enää pidä paikkaansa”. Yksi seuraus oli, että paljon useammat ihmiset alkoivat käyttää tutkatietoja tutkiakseen paljon enemmän Etelämannerta. Vuonna 2009 julkaistussa laajassa katsauksessa todettiin, että Rignot’n havainto Pine Island Glacier -jäätiköstä ei ollut sattumaa7: suurin osa Etelämantereen niemimaan merijäätiköistä oli vetäytymässä, ja niiden vetäytyminen nopeutui. Viime kesänä brittiläinen ryhmä tarkasteli uudelleen Pine Island Glacier -löydöstä ja havaitsi, että sen vetäytymisvauhti oli nelinkertaistunut vuosien 1995 ja 2006 välillä8.

Kuten jäähylly mureneeLäntisen Etelämantereen jäätiköiden vetäytymistä kiihdyttää jäähyllyjen romahtaminen. Jäähyllyt ovat jäätikön se osa, joka ulottuu pohjaviivan yli kohti merta; ne ovat alttiimpia merten lämpenemiselle. Glaciologian pitkäaikainen teoria on, että nämä jäähyllyt tukevat jäätiköiden päätyseiniä, ja niiden massa hidastaa jään liikkumista kohti merta. Tämän vahvisti Rhode Islandin kokoisen Larsen B -jäähyllyn dramaattinen romahdus Etelämantereen niemimaan itäreunalla vuonna 2002. Hajoaminen, jonka NASAn Terra- ja Aqua-satelliittien MODIS-kuvauslaitteet (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) tallensivat kameralla, oli dramaattinen: 12 000 vuotta vanhan jäähyllyn mureneminen kesti vain kolme viikkoa. Seuraavien vuosien aikana satelliittien tutkatiedot osoittivat, että osa Larsen B:n takana virtaavista jäävirroista oli kiihtynyt merkittävästi, kun taas osa pienempien jäähyllyjen edelleen tukemana olevista jäävirroista ei ollut kiihtynyt9. Tämä dynaaminen prosessi, jossa jää virtaa alaspäin mereen, mahdollistaa sen, että Etelämanner menettää edelleen massaa, vaikka pinnan sulaminen vähenee.

Michael Schodlok, JPL:n tutkija, joka mallintaa jäähyllyjen ja valtameren vuorovaikutusta, sanoo, että hyllyn alapuolen sulaminen on näiden romahdusten edellytys. Jäähyllyn oheneminen vähentää sen tukevaa vaikutusta sen takana olevaan jäätikköön, jolloin jäätikön virtaus nopeutuu. Ohuempi hylly on myös alttiimpi halkeamille. Kesällä pinnalla olevat sulamisvesilammikot voivat valua halkeamiin. Koska nestemäinen vesi on tiheämpää kuin kiinteä jää, riittävä määrä sulamisvettä pinnalla voi avata halkeamia syvemmälle jäähän, mikä johtaa hyllyn hajoamiseen. Etelämannerta ympäröivät valtameret ovat lämmenneet10 , joten Schodlok ei epäile, etteikö syvyyksistä nouseva lämpimämpi vesi horjuttaisi jäähyllyjä. Hän kuitenkin myöntää, ettei sitä ole pystytty todistamaan tiukasti, koska satelliitit eivät pysty mittaamaan jään alta.

Jäätutkija Robert Bindschadler Nasan Goddardin avaruuslentokeskuksesta aikoo osoittaa juuri sen. Hän johtaa vuonna 2011 alkavaa retkikuntaa, jonka tarkoituksena on porata Pine Islandin jäätikön läpi ja asettaa automaattinen poiju sen alla olevaan veteen. Bindschadlerin mukaan Pine Island Glacier ”on oikea paikka, koska siellä muutokset ovat suurimmat”. Jos haluamme ymmärtää, miten valtameri vaikuttaa jääpeitteeseen, meidän on mentävä sinne, missä se iskee jääpeitteeseen moukarilla, ei pienellä tikkuvasaralla.”

Samaan aikaan Grace-satelliittien mittaukset vahvistavat, että Etelämanner menettää massaa (kuva 1)11 . Isabella Velicogna JPL:stä ja Kalifornian Irvinen yliopistosta käyttää Grace-tietoja Etelämantereen jääpeitteen punnitsemiseen avaruudesta käsin. Hänen työnsä osoittaa, että jääpeite ei ainoastaan menetä massaa, vaan se menettää sitä kiihtyvällä vauhdilla. ”Tärkeä viesti on, että kyseessä ei ole lineaarinen suuntaus. Lineaarinen suuntaus tarkoittaa, että massan menetys on sama joka vuosi. Se, että se on lineaarisen trendin yläpuolella, on tärkeä ajatus, että jäähäviö kasvaa ajan myötä”, hän sanoo. Hän huomauttaa, etteivät vain Grace-tiedot osoita häviämisen kiihtymistä, vaan myös tutkatiedot osoittavat sitä. ”Kyse ei ole vain yhdestä mittaustyypistä. Se on sarja riippumattomia mittauksia, jotka antavat samat tulokset, mikä tekee siitä vankemman.”

1 Marco Tedesco ja Andrew J. Monaghan, ”An updated Antarctic melt record through 2009 and its linkages to high-latitude and tropical climate variability,” Geophys. Res. Lett. 36, L18502 (2009).

2 http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere/ IMAGES/ current.anom.south.jpg

3http://www.sciencedaily.com/releases/ 2009/ 04/090421101629.htm

4http://nsidc.org/seaice/characteristics/ difference.html

5 J. L. Chen et al., ”Accelerated Antarctic ice loss from satellite gravity measurements,” Nat. Geosci. 2, 859-862 (2009).

6 E.J. Rignot, ”Fast Recession of a West Antarctic Glacier, Science 281, 549-551 (1998).

7P.A. Mayewski, et.al., ”State of the Antarctic and Southern Ocean Climate System,” Rev. Geophys. 47, 1-38 (2009).

8 D. J. Wingham et.al., ”Spatial and Temporal Evolution of Pine Island Glacier thinning, 1995-2006,” Geophys. Res.Lett. 36, L17501 (2009).

9 E. Rignot et.al., ”Accelerated ice discharge from the Antarctic Peninsula following the collapse of Larsen B ice shelf,” Geophys. Res. Lett. 31, L18401 (2004).

10R. M. Robertson et al., ”Long term temperature trends in the deep waters of the Weddell Sea”, Deep Sea Research 49, 21, 4791-4806 (2002); http://condor.pems.adfa.edu.au/FD-Course/webpage/longterm.pdf.

11Isabella Velicogna, ”Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE,” Geophys. Res. Lett. 36, L19503 (2009).

12 J. H. Mercer, ”West Antarctic ice Sheet and CO2 Greenhouse Effect-Threat of Disaster,” Nature 271 (5643), 321-325 (1978).

13 R. Kwok & D.A. Rothrock, ”Decline in Arctic sea ice thickness from submarine and ICESat records: 1958 – 2008,” Geophys. Res. Lett. 36, L15501 (2009).