Ziemia pod lupą

 Na podstawie zebranych przez sondę danych naukowcy chcą ostatecznie rozwiązać kontrowersyjne kwestie dotyczące globalnych zmian klimatycznych. W ciągu ostatniego miliona lat nasi przodkowie zmagali się z epokami lodowymi następującymi jedna po drugiej. Dwadzieścia tysięcy lat temu lodowce grubości ponad 2 km skuwały większą część obszarów Ameryki Północnej i Europy, w tym Polskę. Większość lodów wprawdzie ustąpiła dawno temu, ale nasza planeta nadal ma najchłodniejszy klimat od czasów, gdy ponad pół miliarda lat temu w morzach pojawiły się pierwsze zwierzęta. Naturalne procesy geologicz- ne nieustannie przeobrażały powierzchnię i klimat Ziemi przez 4,5 mld lat. Dzisiaj dysponujemy dowodami na to, że globalne zmiany dodatkowo przyspiesza działalność człowieka. Jednym z najbardziej niepokojących zjawisk są anomalia klimatyczne, na które wpływ ma stale rosnące stężenie dwutlenku węgla w atmosferze . Od czasów wielkiej rewolucji przemysłowej zawartość tego gazu w powietrzu wzrosła o 30 proc.

Od 1957 r. koncentracja dwutlenku węgla jest regularnie mierzona na hawajskim szczycie Mauna Loa - okazuje się, że stale rośnie o 0,3 proc. rocznie. Sam dwutlenek węgla nie jest niebezpieczny, przeciwnie - wspomaga wzrost roślin. Naukowcy traktują go jednak jako wskaźnik wpływu człowieka na naturalne środowisko. Dwutlenek węgla jest tzw. gazem cieplarnianym. Jego nadmiar w atmosferze może doprowadzić do niebezpiecznego dla nas ocieplenia planety. Badacze próbują zrozumieć wzajemne oddziaływania między kontynentami, oceanami, atmosferą a biosferą, aby móc przewidzieć, jak zmiany w dzisiejszym środowisku wpłyną na przyszły klimat. Chcą też ustalić, w jakim stopniu odpowiada za nie nasza cywilizacja.
- Nie wiemy, czy obserwowane dziś anomalie pogodowe są zjawiskiem naturalnym, czy zostały wywołane przez człowieka. Wydaje się, że po części jesteśmy za nie odpowiedzialni. Rozsądek nakazuje więc zastosowanie środków ostrożności. Konsekwencje przedłużającego się ocieplania klimatu mogą być zgubne dla ludzkości - mówi David Long z Brigham Young University, który od lat bada ziemskie rejony polarne. Long podkreśla, że obecnie warunki pogodowe na całym świecie podlegają silnym oscylacjom. Praktycznie wszystkie rekordy pogodowe XX wieku zanotowano w ostatnim dziesięcioleciu. Tak radykalne fluktuacje są, jego zdaniem, zapowiedzią gruntownych przemian klimatycznych. - Zanim dany system stanie się niestabilny, zwykle ma tendencje do nieprzewidywalnych zmian i oscylacji. Możemy być u progu znaczących zmian klimatycznych na Ziemi - wyjaśnia Long.
Aby opracować komputerowe modele zmian klimatycznych, należy dokonać szczegółowych i długoterminowych pomiarów na Ziemi. Najskuteczniejszą metodą wydaje się użycie instrumentów wysyłanych w kosmos, skąd łatwo można monitorować całą planetę. Umieszczona pod koniec grudnia na orbicie sonda Terra jest efektem współpracy między Stanami Zjednoczonymi, Japonią i Kanadą. To pierwszy z serii satelitów, które przez najbliższe piętnaście lat mają obserwować środowisko naszej planety. Terra jest wyposażona w pięć instrumentów, za których pomocą w najbliższych latach wykona pomiary z niespotykaną dotychczas dokładnością. Dostarczy dane o budżecie energetycznym planety, czyli ilości energii docierającej do Ziemi ze Słońca i energii odbijanej z powrotem w kosmos. Zmierzy poziom zanieczyszczenia w troposferze. Badania chmur i pary wodnej posłużą do weryfikacji komputerowych modeli ziemskiego klimatu. Terra okrąża Ziemię po orbicie biegnącej od bieguna do bieguna, zbliżając się do powierzchni planety w okolicach równika w godzinach porannych, kiedy zwykle jest tam najwyżej niewielkie zachmurzenie. O tym, jak użyteczne są orbitalne "obserwatoria", dobitnie świadczą zebrane przez nie dane. Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) obserwuje rejony tropikalne, satelita TOPS-Poseidon przesyła unikatowe informacje o zjawisku El Nińo, satelity NSCAT, ERS i japoński ADEOS-I badały lody Grenlandii. Ziemię obserwuje też seria sond GOES i Quikscat. Tygodnik "Science" informuje o najnowszych odkryciach w Antarktydzie Zachodniej, dokonanych dzięki danym zebranym przez kanadyjskiego satelitę Radarsat. Tylko w lodach tej części kontynentu uwięziona jest taka ilość wody, która mogłaby spowodować podniesienie się poziomu światowego oceanu o sześć metrów. Nowe zdjęcia satelitarne wzbudzają wśród badaczy uzasadniony niepokój: pokrywa lodowa będzie topnieć, niezależnie od tego, czy człowiek zaprzestanie emisji gazów cieplarnianych, czy nie. Na szczęście rozpad lodowców ma być na tyle powolny, że będzie czas na przystosowanie się do nowych warunków i zdecydowanie, co zrobić z nadbrzeżnymi miastami i portami.
Antarktyda Zachodnia wznieca więcej niepokoju niż reszta kontynentu i Grenlandia, gdyż skalne podłoże, na którym oparte są tamtejsze lodowce, leży ok. 2,5 km poniżej poziomu morza. Natomiast skały wspierające wschodni lądolód i lody Grenlandii usadowione są powyżej poziomu oceanu. Jeśli więc lodowce szelfowe Antarktydy Zachodniej zostaną mocniej podtopione przez podnoszące się morskie wody, mogą się oderwać od kontynentu, stając się bardziej podatne na pękanie i topnienie (kompletny rozpad tych lodowców, dorównujących rozmiarami obszarowi Meksyku, prawdopodobnie nastąpił 7-4 tys. lat temu). Duncan Wingham z University College of London, opierając się na wcześniejszych danych satelitarnych, stwierdził, że w latach 1992-1996 lód Antarktydy kurczył się o niecały centymetr rocznie, ostrzega jednak, że może się to zmienić w przyszłości. Tak zwane rdzenie lodowe zebrane przez grupę G.D. Clowa z U.S. Geological Survey dowodzą, że Antarktyda jest dziś znacznie cieplejsza niż w ciągu ostatnich 4 tys. lat.
Dzięki zdjęciom wykonanym przez satelitę Radarsat, badacze po raz pierwszy ustalili, jak szybko znikają lodowce Antarktydy. Grupa Brendy L. Hall z University of Maine dowiodła, że podczas maksimum ostatniej epoki lodowej, 20 tys. lat temu, lodowiec szelfowy Rossa rozciągał się ponad tysiąc kilometrów dalej niż jego obecna krawędź opadająca do Morza Rossa. Gdy planeta się ocieplała, lód skuwający większą część obszarów Europy i Ameryki Północnej topniał, a oceany zwiększały swoją objętość, gigantyczny lodowiec Antarktydy Zachodniej oderwał się od skalnego podłoża i popłynął na północ. Chcąc ustalić, jak szybko to zdarzenie nastąpiło, Hall i jej współpracownicy badali plaże powstałe wzdłuż dawnego lodowca po jego pierwszym cofnięciu się w głąb kontynentu. Datowane metodą radioaktywnego węgla fragmenty muszli ówczesnych morskich mięczaków, znalezione na najstarszej plaży Morza Rossa w pobliżu McMurdo Sound, wskazują, że 7600 lat temu obszar ten był zupełnie pozbawiony lodu. Naukowcy na podstawie obrazów uzyskanych za pomocą radaru penetrującego tereny w głębi kontynentu doszli do wniosku, że lodowce każdego roku cofały się średnio o 120 m. Gdy ekipa Brendy Hall badała tempo, w jakim ustępował lądolód, badacze z Woods Hole Oceanographic Institution odkryli, kiedy masyw zaczął się cofać. Tym razem za miarkę posłużyły pokryte lodem zbocza wulkanu Mount Waesche. Skały noszą ślady z okresu, gdy lodowiec był najgrubszy. Kierujący grupą Robert P. Ackert Jr. twierdzi, że tamtejszy masyw zaczął się kurczyć 10 tys. lat temu - co najmniej 3 tys. lat po tym, jak podniósł poziom oceanów. Ackert uważa więc, że lody Antarktydy Zachodniej reagują na zmiany klimatyczne z dużym opóźnieniem i zmiany zaczynają zachodzić długo po ustąpieniu przyczyny (w tym wypadku podnoszenie się poziomu światowego oceanu). Lodowiec Antarktydy Zachodniej pozbywa się "nadmiaru" w postaci rzek szybko posuwającego się lodu, który dotarłszy do wybrzeża, pęka i odpływa. Do niedawna nikt nie wiedział, co się dzieje u źródeł takich lodowych strumieni, lecz dzięki zdjęciom satelitarnym, badacze zaczynają poznawać ich naturę. Radarsat namierzył długie dopływy zasilające lodowe strumienie, prowadzące ku śnieżnym pokładom w głębi antarktycznego lądolodu. Te lodowe rzeki posuwają się z prędkością 100 m rocznie - dziesięć razy szybciej niż sam lodowiec. - To tempo może świadczyć, że sunące masy lodu topią się w płaszczyźnie styku z podłożem na skutek tarcia - twierdzi glacjolog Richard B. Alley z Pennsylvania State University i dodaje, że w ten sposób lodowce ześlizgują się ku oceanowi od dłuższego czasu. Gdyby tak nie było, lód u podnóża Mount Waesche byłby znacznie grubszy. Zdjęcia satelitarne Radarsat sugerują też, że ocieplający się klimat powoduje topnienie lodu w innych rejonach kontynentu. Podnoszące się wody mórz mogą więc oderwać lodowiec szelfowy Rossa i ułatwić szybsze ześlizgiwanie się lodu z kontynentu. Alley podkreśla, że naukowcy ciągle nie są w stanie jednoznacznie przewidzieć, jaki los spotka Antarktydę Zachodnią. - Trudno jest przewidzieć, czy lodowce spłyną do oceanu. Nie rozumiemy wielu fundamentalnych zasad rządzących tamtym światem - dodaje. Odpowiedź może tkwić w kilometrowym rdzeniu lodowym z Półwyspu Antarktycznego, którego szczegółową analizę Alley rozpocznie za kilka miesięcy. Ma nadzieję, że dzięki temu dowie się, czy lód stopniał podczas cieplejszego okresu, poprzedzającego ostatnie zlodowacenie sprzed 20 tys. lat.