Care este volumul global de gheață terestră și cum se schimbă

iro.waykun.com - Pași pentru a slăbi mâine

Explicarea științei ghețarilor din Antarctica

Acasă »Ghețarii și clima» Care este volumul global de gheață terestră și cum se schimbă aceasta?

Câtă gheață terestră există în lume?

Cea mai mare parte (99,5%) din volumul permanent de gheață din lume este închis în straturi de gheață și ghețari. Stratul de gheață din Antarctica este cel mai mare magazin de apă dulce înghețată; ar crește nivelul mării cu 57,9 m („echivalentul nivelului mării” sau SLE) la topirea completă (BedMachine). Stratul de gheață din Antarctica acoperă 8,3% din suprafața terestră a Pământului.

Foaia de gheață din Groenlanda are un volum de gheață echivalent la nivelul mării de 7,42 m și acoperă 1,2% din suprafața terestră globală (BedMachine).

În cele din urmă, ghețarii și calotele de gheață au un volum echivalent al nivelului mării de 0,32 m, acoperind doar 0,5% din suprafața terestră globală (Figura 1). Există o ilustrare frumoasă a acestui lucru aici.

Ghețarii globali (în galben) și straturile de gheață (albe). De la IPCC AR5

Figura 1. Gheață terestră globală. Ghețarii sunt evidențiați în galben, rafturile de gheață în verde, plăcile de gheață în alb.

Alte surse de gheață globală

Există, de asemenea, cantități mici de gheață stocate în pământ în regiunile de permafrost, lacuri și râuri înghețate, acoperire de zăpadă sezonieră etc.

Gheața de mare (apa de mare înghețată) și rafturile de gheață (extensii înghețate plutitoare de gheață terestră; verzi în Figura 1 de mai sus) nu au un „nivel al mării echivalent” al volumului de gheață deoarece acestea plutesc deja, deci nu ar crește nivelul mării la maxim topire.

Măsurarea modificărilor volumului global de gheață

Modificările volumului global de gheață sunt adesea exprimate în gigatone pe an (an -1). A gigatonne este de 1.000.000.000 de tone. 1 km 3 apă = 1 Gt apă; 361,8 Gt de gheață va crește nivelul global al mării cu 1 mm.

Foaia de gheață din Groenlanda

Bilanțul de masă al stratului de gheață din Groenlanda

Foaia de gheață din Groenlanda pierde masă de peste 20 de ani. Cele mai recente estimări sugerează că Foaia de gheață din Groenlanda din 2012 până în 2016 a avut un sold de masă negativ, pierzând 247 ± 15 Gigatone (Gt) pe an de volum de gheață, contribuind cu 0,69 ± 0,04 mm pe an la creșterea nivelului mării [2]. Bilanțul de masă al Groenlandei a fost din ce în ce mai negativ din 1995 și este acum echivalent cu contribuția globală la creșterea nivelului mării de pe ghețari și calote de gheață (Figura 2).

Figura 2. Pierderea cumulativă a masei de gheață din calota de gheață din Groenlanda 1992–2012 [1] (din IPCC AR5).

Condus de modificări ale echilibrului masei de suprafață

Aceste modificări au fost în mare parte determinate de schimbări ale echilibrului masei de suprafață. În timp ce în Groenlanda 60% din pierderea de masă se datorează descărcării de gheață de-a lungul liniei de împământare către ocean (ca aisberguri sau topirea în ocean), 40% din pierderile de masă provin din topirea suprafeței. Creșterile topiturii de suprafață (ablație) sunt în mare parte responsabile de topirea crescândă a Groenlandei [3] .

La 15 iunie 2016, Advanced Land Imager (ALI) de pe satelitul NASA Earth Observing-1 a achiziționat o imagine color naturală a unei zone aflate chiar în interiorul țărmului de la coasta sud-vestică a Groenlandei (120 de kilometri sud-est de Ilulisat și 500 de kilometri nord-nord-est de Nuuk). De la Wikimedia Commons

Figura 3. Apa topită de suprafață pe placa de gheață din Groenlanda.

Estimările balanței de masă a stratului de gheață din Groenlanda de mai sus includ ghețarii periferici din jurul stratului de gheață mai mare. Acești ghețari periferici reprezintă aproximativ 15-20% din dezechilibrul total de masă al stratului de gheață [2, 4] .

Aceste creșteri ale topiturii de suprafață și pierderile de masă din Groenlanda se datorează creșterilor recente în temperaturile aerului de iarnă și de vară, cu creșteri ale dimensiunii zonei de ablație a stratului de gheață (zona cu topire netă de peste un an). Acest lucru este asociat cu modificări ale albedoului de suprafață, deoarece gheața are un albedo mai mic decât zăpada albă, exacerbând topitura. În general, acest lucru duce la o scădere a suprafeței stratului de gheață din Groenlanda (Figura 4) și la o scădere a volumului de gheață.

Accelerarea în ghețarii de ieșire

Descărcarea de gheață din ghețarii principali de ieșire a stratului de gheață din Groenlanda a crescut, de asemenea, ghețarii accelerând în vestul Groenlandei (de exemplu, Jakobshavn Isbrae, JI) (Figura 4). Acest flux de gheață mai rapid duce la aceste ghețari de ieșire care descarcă mai mult volum de gheață în ocean ca aisberguri decât este înlocuit de zăpadă, astfel încât ghețarii de ieșire sunt și ei mai subțiri, așa cum se vede prin roșu în figura de mai jos.

Figura 4. Ratele medii ale modificării suprafeței (dh/dt) în timp (2010-2017) pentru foile de gheață din Groenlanda și Antarctica [2] .

Stratul de gheață din Antarctica

Volumul de gheață al stratului de gheață antarctic

Cele mai bune estimări ale volumului din Antarctica provin din BEDMAP2 [5]. BEDMAP2 ne oferă o hartă detaliată a bazei stratului de gheață, derivată în principal din date radar. Există trei straturi de gheață în Antarctica, fiecare cu propriile sale caracteristici unice. Sunt cel mai mare strat de gheață din estul Antarcticii (EAIS), cu o LES de 53,3 m, placa de gheață din West Antarctic (WAIS), cu o LES de 4,3 m, și panoul de gheață din Peninsula Antarctică (APIS) cu o LES de 0,2 m.

Cota de suprafață a stratelor de gheață din Groenlanda și Antarctica (IPCC AR5)

Figura 5. BEDMAP2 (Fretwell și colab., 2013; IPCC AR5).

Echilibrul masei suprafeței Antarcticii

Este foarte frig în Antarctica, cu o topire foarte limitată a suprafeței [6]. Există o acumulare abundentă în părțile de coastă ale Antarcticii, în special în vestul Antarcticii de Vest și în APIS. Figura de mai jos arată unde echilibrul de masă al suprafeței este cel mai mare; roșii și galbeni indică mult mai multă ninsoare decât se pierde prin topirea suprafeței. Este rece și uscat în centrul stratului de gheață din estul Antarcticii, cu foarte puține căderi de zăpadă sau topirea suprafeței.

Balanța medie a masei suprafeței integrate a stratului de gheață din Antarctica este +2418 ± 181 Gt an -1 [6] .

Figura 6. Echilibrul de masă al suprafeței medii (1979-2010) [mm w.e. y −1]. [6]

Modificări ale echilibrului masei din Antarctica

Cele mai multe pierderi de masă din Antarctica sunt cauzate de topirea oceanelor și de fătarea aisbergului [7, 8]. Această descărcare de gheață către ocean prin linia de împământare crește pe măsură ce fluxurile de gheață de ieșire se accelerează și liniile de împământare se retrag (vezi aici). Astfel, fluxul crescut de gheață din Antarctica reprezintă aproape toate creșterile recente ale pierderilor de masă.

Contribuția la creșterea nivelului mării din Antarctica a fost 0,49 - 0,73 mm an -1 din 2012-2017, în principal din APIS și WAIS și datorită accelerării ghețarilor de ieșire în Amaysen Sea Embayment (de exemplu, ghețarul Pine Island/ghețarul Thwaites) (Figura 4; 7) [2] .

Fluxuri de gheață din Antarctica cu ghețarul Pine Island și ghețarul Thwaites evidențiat.

Figura 7. Localizarea ghețarului Pine Island și Thwaites în Antarctica, cu viteza gheții de la Rignot și colab. 2011

Inclusiv gheața câștigată și pierdută prin toate mecanismele, actualul bilanț de masă al Antarcticii din 1992 până în 2017 a fost:

EAIS: +5 ± 46 Gt an -1
WAIS: –94 ± 27 Gt an -1
APIS: –20 ± 15 Gt an -1
Stratul total de gheață din Antarctica: -109 ± 56 Gt an -1

Bilanțul de masă al stratului de gheață din Antarctica s-a schimbat din 2012 în 2017 în -219 ± 43 Gt an -1 [8] . Pierderile de masă din Antarctica de Vest determină cea mai mare parte a pierderilor totale de masă din Antarctica, bilanțul de masă din Antarctica de Est prezentând modificări neglijabile [8] .

Shepherd și colab. 2018

Figura 8. Schimbări de masă în Antarctica (Shepherd și colab. 2018).

Ghețarii și calotele de gheață

Intinderea ghețarului

Cantitatea de gheață conținută în ghețarii globali și calotele de gheață este cartografiată de Inventarul ghețarului Randolph [9, 10]. Acest inventar utilizează imagini prin satelit și o metodologie formalizată pentru a organiza cercetătorii care lucrează la cartarea ghețarilor și schimbarea ghețarilor. Inventarul ghețarului Randolph estimează că există 198.000 de ghețari în întreaga lume (Figura 9); totuși, acesta este un număr arbitrar, deoarece depinde de:

Subdivizarea ghețarilor și cartarea divizărilor de gheață
Precizia modelului digital de elevație utilizat
Pragul zonei minime; este greu de cartografiat ghețarii mai mici de 0,2 km 2 și, prin urmare, acest lucru este de obicei stabilit ca un prag de suprafață minimă. Ar putea exista până la 400.000 de ghețari dacă sunt incluse ghețare mici (dar ele reprezintă doar 1,4% din suprafața ghețarizată).

Bamber și colab. 2018

Figura 9. Ghețarii globali (galbeni) și aria lor (diagrame) [2, 10] .

RGI estimează o suprafață totală a ghețarului de: 726.000 km 2

Subantarctica și Antarctica: 132.900 km 2
Arctic Canada Nord: 104.900 km 2
Asia: 62.606 km 2
Latitudini mici: 2346km 2
44% se află în regiunile arctice, 18% în Antarctica și Subantarctica.

Volumul global de gheață a ghețarului

O estimare a volumului global de gheață în ghețari și calote de gheață rămâne o „mare provocare” în glaciologie; există puțini ghețari cu măsurare directă prin radar [11]. Topografia patului și, astfel, grosimea gheții este de obicei estimată, fie prin scalarea suprafeței volumului [12, 13], inversiunile pantei și vitezei suprafeței gheții [14, 15], fie din modelarea numerică a fluxului de gheață [16] .

Cea mai bună estimare actuală a volumului global de gheață pe ghețari este [16]:

170 x 10 3 ± 21 x 10 3 km 3 (ghețari de munte și calote de gheață în afara Groenlandei și Antarcticii)
= 0,43 ± 0,06 m SLE.

Recesiunea ghețarului

Ghețarii din întreaga lume se retrag. Metodele cheie pentru cartarea schimbării ghețarului includ:

Imagini prin satelit (anii 1970-prezent) [17]
Hărți topografice (

1900 până în prezent)

Dovezi geomorfologice ale întinderii ghețarilor (LIA/sig. Progrese)

Cartografiere automată și manuală din imagini din satelit

Limitarea realistă a cartării ghețarilor min. 0,2 km 2

Pierderea de masă poate fi, de asemenea, cuantificată din analiza modificării cotației suprafeței ghețarului (dh/dt) [18, 19] utilizând diferențierea digitală a modelului de înălțime, gravimetria sau altimetria prin satelit și măsurători in-situ ale balanței de masă a suprafeței [20] .

Figura de mai jos prezintă cele mai bune estimări actuale ale volumelor de gheață pierdute din Antarctica și Groenlanda din 2012-2016 (preluate din Bamber și colab. 2018) și din ghețarii din întreaga lume. Bamber și colab. 2018 nu oferă o evaluare individuală a volumului de gheață pierdut din fiecare zonă, așa că aici am trasat volumele de gheață pierdute din 2003-2009 de la Gardner și colab. 2013. Fiecare regiune corespunde celor mapate în Figura 9, iar contururile ghețarilor provin din GLIMS și din Inventarul ghețarului Randalph.

Rețineți că ghețarii periferici din jurul Groenlandei și Antarcticii sunt incluși în evaluarea stratelor de gheață (cf. Bamber și colab. 2018). Acești ghețari se schimbă însă rapid și reprezintă într-adevăr o mare parte din schimbarea generală.

Ghețarii lumii și balansul de masă al plăcilor de gheață

Figura 10. Bugetele globale ale ghețarilor din perioada 2012-2016 de Bamber și colab. 2018 (straturi de gheață) și 2003-2009 (ghețari; Garder și colab. 2013).

Aceste date, compilate recent de Bamber și colab. 2018, dați o estimare globală a pierderii de masă din ghețarii din -227 ± 31 Gt an -1 (2012-2016). Aceasta nu include pierderile din ghețarii periferici din jurul Groenlandei și Antarcticii, care sunt incluse în evaluările bilanțului de masă al stratului de gheață.

Figura 11. Topirea ghețarului global (IPCC AR5) [1]

Acest lucru a determinat Serviciul Mondial de Monitorizare a Ghețarilor (WGMS) să afirme: „ratele pierderilor de masă la începutul secolului XXI sunt fără precedent la scară globală, cel puțin pentru perioada de timp observată și probabil și pentru istoria înregistrată” [21]. .

Această topire globală este o provocare pentru societate. În timp ce creșterea nivelului mării de la ghețari este limitată în cele din urmă de volumul lor mic de gheață la nivel global, acestea rămân importante ca surse de apă dulce [22]; topirea lor prezintă noi pericole pentru comunitățile montane [23-25] și rămân importante pentru economiile locale [26] .

rezumat

Modificările globale ale volumului de gheață terestră au fost rezumate recent de Bamber și colab. (2018):

* excl. ghețarii periferici ai stratelor de gheață

Accelerarea pierderilor de masă din gheața terestră

Pierderile de masă se accelerează (Figura 12), cu modificări ale recesiunii de topire a oceanului în Antarctica, schimbări crescute de descărcare a gheții și de topire a suprafeței în Groenlanda și solduri negative de masă de suprafață care determină în mare măsură recesiunea ghețarilor la nivel mondial. Pierderile din Groenlanda sunt acum cel mai important factor care contribuie la creșterea nivelului mării la nivel mondial (aceasta include ghețarii periferici din jurul stratului de gheață), depășind recent ghețarii ca fiind cel mai mare contribuitor.