Osud Antarktidy na niti aneb dvojí role mraků v globálním oteplování

shutterstock_788233975.jpg

Jak nám vlny veder stále více připomínají, že globální oteplování již ovlivňuje náš každodenní život, klimatické modely to naznačují čím větší bude globální oteplování, tím větší budou změny v Antarktidě. To je důležité, protože tání antarktického ledovce je v současnosti jednou z hlavních příčin vzestupu hladiny moří.

Ale jako provazochodec je budoucnost Antarktidy nejistá: rovnováha by se mohla naklonit jedním nebo druhým směrem, v závislosti na tom, zda bude převládat tání polárního ledovce nebo hromadění sněhu.

Notre nová studie, který právě vychází, ukazuje, že mraky jsou kromě těch, které již známe, důležitým zdrojem nejistot. Za určitých podmínek by mraky mohly značně zvýšit povrchové tání a způsobit rychlou destabilizaci antarktického ledového příkrovu, napadnout ho z povrchu (a přidat k tání zespodu v důsledku oteplování oceánu. V „nejlepším“ případě by tání antarktického ledu trochu zpomalily tím, že by sloužily jako „slunečník“ a podporovaly hromadění sněhu.

Mnoho neznámých

Ve vědě o klimatu existuje mnoho zdrojů nejistoty v samotné změně klimatu, ale také ve způsobu, jakým modely představují klima. Obzvláště komplikované je proto předpovídat tání Antarktidy spojené se zvýšením teploty.

Tyto nejistoty také znesnadňují stanovení politických strategií zaměřených na definování cíle maximálního oteplování (jako jsou například cíle pařížských dohod) podle temp oteplování a souvisejících rizik odvozených z pozorování a modelů.

Mraky hrají dvojí roli

Kromě toho, že mraky přinášejí na antarktický kontinent (jehož centrem je velmi suchá poušť) vlhkost a srážky, ovlivňují energii dostupnou k ochlazení nebo zahřátí povrchu.

V polárních oblastech odráží bílý sníh na zemi sluneční energii směrem do vesmíru, zejména krátké vlnové délky a zejména viditelné. Dokud je sníh bílý a netaje, sluneční energie je povrchem pohlcována jen nepatrně. Jakmile ale roztaje, tento efekt se sníží a povrch pak pohltí sluneční energii.

[Téměř 70 000 čtenářů důvěřuje zpravodaji The Conversation, aby lépe porozuměl hlavním světovým problémům. Přihlaste se ještě dnes.]

Protože jsou bílé, mraky odrážejí část sluneční energie zpět do vesmíru. Když jsou mraky, posílá se zpět do vesmíru více energie, než když tam žádná není: mají pak účinek slunečníku a omezují sluneční energii, která se dostane na povrch Země.

Diagram vysvětlující dva účinky mraků: slunečník a skleníkový efekt
Pochopení vlivu mraků na skleníkový efekt: na jedné straně mohou mraky fungovat jako slunečník a omezovat viditelné záření ze slunce, které se dostane do atmosféry; ale mohou také poslat infračervené záření, které vyzařuje, zpět na Zemi.
Christoph Kettel, Poskytnuto autorem

Sníh na povrchu Antarktidy, který svým chováním připomíná „černé těleso“, vysílá infračervené záření směrem do vesmíru. V nepřítomnosti mraků se infračervené záření vyzařované povrchem ztrácí do vesmíru. Ale když jsou mraky, mohou absorbovat část této energie a vyzařovat ji směrem k povrchu. Tato infračervená energie vyzařovaná mraky má vliv na ohřev povrchu. Tuto zásadu lze snadno dodržet i v zimě: v noci je vždy mnohem chladněji, když nejsou mraky, než když jsou.

Energie vyzařovaná mraky směrem k povrchu zvyšuje energii dostupnou k roztavení antarktického ledovce. Je to podobné jako u vlivu skleníkových plynů. Navíc voda v různých podobách je zodpovědný za 75 % skleníkového efektu.

V závislosti na podmínkách mohou tedy mraky povrch ochlazovat slunečním efektem a ohřívat skleníkovým efektem.

Budoucnost Antarktidy

Clausius-Clapeyronův zákon dává do souvislosti obsah vlhkosti vzduchu s teplotou. Vztah je celkem jednoduchý: čím je vzduch teplejší, tím více vlhkosti obsahuje. To zvyšuje množství mraků a nakonec i sněžení v Antarktidě. Zvýší se sluneční efekt, ale také síla skleníkového efektu. Je to rovnováha mezi těmito antagonistickými účinky, která určí roli mraků.

Tato rovnováha závisí na vlastnostech mraků. Například ty, které obsahují kapalnou vodu, vyvolávají větší skleníkový efekt, zatímco ty, které obsahují led a sníh, mají větší sluneční efekt.

V důsledku globálního oteplování bude sníh v Antarktidě tát. To spustí další proces ovlivňující energetickou bilanci: táním sníh tmavne a odráží méně přímé energie ze slunce (říkáme, že se jeho albedo snižuje). Více absorbuje a více taje. Je to pozitivní zpětná vazba, která se postupem času zesiluje. Tyto mohou v závislosti na převládajícím působení mraků pozitivní zpětnou vazbu trochu zpomalit (deštníkový efekt) nebo naopak silně zvýraznit.

Schéma zpětné vazby mezi táním sněhu a albedem

Podle naší studie je jedním z hlavních zdrojů nejistoty v projekcích vědět, která oblačnost bude v budoucnu častější, a tedy jakým směrem se rovnováha vychýlí. Všechny projekce naznačují nárůst oblačnosti se silným skleníkovým efektem (obsahující kapalnou vodu), který má za následek rostoucí tání, ale v různých proporcích, což vede k velké nejistotě v projekcích o množství roztátého ledu.

Jak zadáte cloud do klimatického modelu?

Klimatický model je soubor matematických rovnic fyzikálních zákonů atmosféry. K těmto rovnicím přidáváme parametrizace, které reprezentují procesy, pro které (zatím) nemáme fyzikální zákony. A mezi tyto procesy patří tvorba mraků a jejich přeměna ve srážky. Právě na parametrizacích mraků se modely nejvíce rozcházejí a kde je nejistota největší. Většina klimatických modelů má obvykle potíže s reprezentací mraků v polárních oblastech.

Zvýšením tání by mraky mohly pomoci dosáhnout bodů zvratu vedoucích ke zničení ledových šelfů, které stabilizují Antarktidu. Tyto stejné mraky také významně přispěly k nedávné rekordní teplotě ve východní Antarktidě a jejich role by mohla být v budoucnu ještě rozhodující. Stále jsou však velmi slabě zastoupeny klimatickými modely. Žádná projekce není pravděpodobnější než jiná, ale vše nasvědčuje tomu, že čím větší bude oteplování, tím větší je pravděpodobnost dosažení bodů zvratu.

Kryštof Kittel, postdoktorský vědecký pracovník v klimatologii, Univerzita Grenoble Alpes (UGA)

Tento článek je publikován z Konverzace pod licencí Creative Commons. Čístpůvodní článek.

Obrazový kredit: Shutterstock.com / robert mcgillivray


Nejnovější články >

Souhrn novinek za 31. května 2023

Ikona hodin s šedým obrysem

Nejnovější zprávy >