Vědci odhalili nový klimatický fenomén: podmořské tsunami, které vznikají při zhroucení ledovců v Antarktidě. Tyto tiché, ale silné vlny narušují oceánskou cirkulaci a mohou mít globální dopad na klima i mořské ekosystémy.
Antarktický kontinent, který je známý svým rozsáhlým bílým pláštěm a extrémními teplotami, se stal předmětem rostoucích obav vědců. V posledních letech výzkum odhalil zvýšení četnosti a intenzity podmořských tsunami vznikajících v okolí jeho pobřeží, což je jev, který je znepokojivý nejen pro své místní účinky, ale také pro své potenciální důsledky pro klima a mořské ekosystémy v globálním měřítku.
Tyto tsunami se nepodobají tsunami tradičně spojovaným se zemětřeseními a tektonickými zlomy. Jsou to obří vlny, které vznikají v důsledku procesů spojených s chováním antarktických ledovců, které se lámou a oddělují obrovské bloky ledu do oceánu. Tento proces, nazývaný telení, může způsobit něco, co vědci popisují jako rozsáhlé podmořské tsunami, které se mohou šířit stovky nebo tisíce metrů pod hladinou a vytvářet intenzivní vnitřní oceánské proudy.
V posledních letech několik studií ukázalo, že tyto jevy jsou častější a energičtější, než se dříve předpokládalo. V některých případech posloužilo částečné zhroucení plovoucích ledovcových šelfů – například šelfu Larsen B na počátku roku 2000 nebo nedávné odtržení obřího ledovce A-68 od šelfu Larsen C – jako „přírodní laboratoř“ pro studium reakce oceánu při náhlém uvolnění obrovské masy ledu.
Související článek
Co přesně je ledovcová podvodní tsunami
Když si představíme tsunami, obvykle si představíme velkou vlnu, která se zvedne nad hladinu a narazí na pobřeží. V antarktickém prostředí se však většina energie uvolňuje pod vodou. Když padá desítky nebo stovky metrů vysoký blok ledu, oceán reaguje kombinací:
- Povrchové vlny, které mohou být viditelné, ale často se rozptýlí daleko od pevniny.
- Vnitřní vlny, které se šíří v nitru oceánu podél hranic mezi vrstvami vody o různé teplotě a salinitě.
- Velmi silné turbulentní proudy, které jsou schopny vynášet sedimenty z mořského dna a míchat vodní masy, které obvykle zůstávají stratifikované.
Tyto vnitřní vlny mnozí vědci hovorově označují jako „podmořské tsunami“. Nejsou vždy viditelné z povrchu, ale mohou přenášet obrovské množství energie na vzdálenost desítek kilometrů a měnit strukturu oceánu a jeho schopnost ukládat a přerozdělovat teplo.
Studie publikovaná v roce 2022 v časopise Science Advances například ukázala, že zhroucení ledovcové fronty v Grónsku vyvolalo vnitřní vlny energeticky srovnatelné se středně silným zemětřesením, které byly schopny na několik hodin změnit místní cirkulaci. Ačkoli se práce zaměřila na Arktidu, fyzikální procesy jsou velmi podobné těm, které se projevují v Antarktidě, kde jsou ledovcové fronty ještě rozsáhlejší a zranitelnější vůči oteplování oceánu.
Proč se tyto vlny zvětšují
Jednou z hlavních příčin, na kterou poukazuje vědecká komunita, je zrychlené tání ledovců, které je způsobeno globálním oteplováním a zvyšující se teplotou oceánů. Ubývání ledu nejen mění krajinu, ale také stabilitu mořského dna a způsob interakce ledových mas s oceánem. Při prudkém odlomení obrovských bloků dochází k posunu vody, který vede k mnohem silnějším podmořským tsunami, než bylo dosud pozorováno.
V západní Antarktidě dochází v oblastech, jako je ledovec Thwaites – lidově nazývaný „ledovec soudného dne“ – a ledovec Pine Island, ke stále rychlejšímu úbytku ledu. Relativně teplá voda cirkulující v hloubce, známá jako cirkumpolární hluboká voda, proniká pod plovoucí ledové šelfy a zespodu je ztenčuje. To oslabuje jejich strukturu a podporuje častější a větší rozpady.
Zároveň rostoucí teplota vzduchu nad Antarktickým poloostrovem a dalšími pobřežními oblastmi zvyšuje přítomnost tající vody na povrchu ledových šelfů. Tato voda může pronikat do puklin a trhlin, rozšiřovat je a usnadňovat náhlé zlomy. Když se tyto trhliny dostanou do oceánu, může dojít k náhlému zhroucení ledové fronty a vzniku podmořské vlny tsunami s vysokou energií.
Tento jev přesahuje rámec pouhé fyzikální zajímavosti: míchání vody vyvolané těmito vnitřními vlnami má přímý vliv na oceánskou cirkulaci, přenos tepla a živin, a dokonce i na rychlost, s jakou pokračuje tání mořského ledu. Jedná se o proces, který je v současné době zkoumán, aby bylo možné lépe pochopit roli těchto tsunami v globální klimatické rovnováze.
Světová meteorologická organizace a Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) ve svých posledních zprávách zdůraznily, že Jižní oceán – ten, který obklopuje Antarktidu – je jedním z hlavních regulátorů klimatu planety. Pohlcuje přibližně 90 % přebytečného tepla vznikajícího v důsledku emisí skleníkových plynů a značnou část oxidu uhličitého, který vypouštíme. Jakýkoli proces, který změní jeho vnitřní strukturu, jako například tyto podmořské tsunami, může mít následný vliv na globální klima.
Jak ovlivňují oceán: Míchání, teplo a živiny
Abychom pochopili, proč jsou tyto jevy tak znepokojivé, je užitečné představit si oceán jako vrstevnatý dort. U hladiny je relativně studená, ale méně hustá voda, v hloubce je slanější a v některých případech teplejší voda. Mezi nimi se tvoří „hranice“ zvané pyknokliny, které fungují jako bariéry pro výměnu tepla a živin.
Podmořské vlny tsunami vyvolané lámáním ledu mohou tyto bariéry dočasně prolomit:
- Přenášejí teplou vodu z hloubky pod ledovci směrem k jejich základně, čímž urychlují tání zespodu.
- Míchají živiny, jako jsou dusičnany, fosforečnany a železo, z hlubokých vrstev k povrchu, kde mohou stimulovat šíření fytoplanktonu, který je základem mořského potravního řetězce.
- Mění tvorbu hlubokých vod, což je klíčový proces v takzvané „termohalinní cirkulaci“, velkém oceánském dopravním pásu, který přerozděluje teplo po celé zeměkouli.
Za normálních podmínek část studené, slané vody, která se tvoří na povrchu Antarktidy, klesá a šíří se po dně oceánu, čímž pomáhá provětrávat hlubiny světového oceánu. Pokud míchání vyvolané těmito tsunami změní hustotu těchto vod nebo jejich tvorbu, mohlo by to v dlouhodobém horizontu změnit globální oceánskou cirkulaci s možnými důsledky pro klima oblastí daleko od severního Atlantiku až po Indický oceán.
Dopad na mořské ekosystémy Antarktidy
Přestože se tyto podmořské tsunami vyskytují daleko od obydlených pobřeží, má změna jejich četnosti a velikosti důležité nepřímé důsledky. Vnitřní přívaly mohou zintenzivnit míchání studené a teplé vody v oceánu, což by mohlo změnit průběh počasí a ovlivnit citlivé mořské ekosystémy.
Antarktida je domovem jedněch z nejunikátnějších mořských ekosystémů na planetě. Antarktický krill, malý korýš podobný krevetě, je základní potravou velryb, tuleňů, tučňáků a mnoha druhů ryb. Jeho životní cyklus je do značné míry závislý na rozsahu a délce trvání mořského ledu a také na dostupnosti fytoplanktonu. Podmořské tsunami mohou tuto křehkou rovnováhu ovlivnit několika způsoby:
- Smícháním živin mohou v některých oblastech dočasně zvýšit produktivitu a podpořit kvetení fytoplanktonu.
- Pokud však přispějí k urychlení ústupu mořského ledu, mohou změnit stanoviště, kde se ukrývá a živí kril, což má kaskádové účinky na celý potravní řetězec.
- Silné proudy vznikající v blízkosti mořského dna mohou rozvířit sedimenty a ovlivnit společenstva bentických organismů – druhů žijících na mořském dně – z nichž mnohé jsou endemické a velmi citlivé na náhlé změny.
Kromě toho je Antarktida „archivem“ uhlíku a živin zachycených v sedimentech a ledu. Eroze a resuspenze těchto materiálů v důsledku opakovaných energetických událostí by mohla v dlouhodobém horizontu změnit místní chemismus oceánu a jeho schopnost absorbovat CO2.
Potenciální rizika a vědecké monitorování
Kromě ekologických a klimatických dopadů představují tyto jevy i praktické výzvy. Vědecké základny, výzkumná plavidla a lodní trasy v polárních vodách závisí na stále přesnějším pochopení dynamiky ledu a oceánu.
Nedávné seismické události zjištěné v oblasti Antarktidy navíc posílily potřebu neustálého monitorování. Například zemětřesení o síle 7,0 stupně Richterovy škály poblíž chilské základny Eduardo Frei vyvolalo varování před tsunami v oblasti jižní Antarktidy a připomnělo nám složitou interakci mezi seismickou aktivitou, ledem a obřími vlnami. V této souvislosti vědci rozlišují:
- Klasické tsunami, které vznikají v důsledku zemětřesení, sesuvů půdy nebo sopečných erupcí.
- Ledovcové tsunami, které souvisejí s rozpadem ledovcových front, sesuvy ledovců na mořské dno nebo masivním tání ledovců.
Oba typy mohou existovat současně v Antarktidě, oblasti, kde se sbíhají aktivní tektonické desky, podmořské sopky a obrovské masy ledu v nerovnováze. V důsledku toho se monitorování stalo sofistikovanějším a multidisciplinárnějším.
Mezinárodní výzkumná střediska, jako je British Antarctic Survey, Alfred Wegener Institute (Německo), chilský Antarktický institut nebo americký Antarktický program, pokračují ve vědeckých kampaních zaměřených na sledování těchto jevů a kombinují je:
- Satelitní pozorování, která umožňují téměř v reálném čase sledovat postup a ústup ledových front, jakož i oddělování velkých ledovců.
- oceánské bóje a senzory, včetně přístrojů ukotvených na mořském dně a autonomních plováků (např. v rámci mezinárodního programu Argo), které zaznamenávají teplotu, slanost, proudy a tlak.
- Seismometry a geofony, které jsou schopné detekovat zemětřesení i vibrace způsobené pohybem ledu a hroucením ledovcových front.
- Pokročilé numerické modely, které simulují, jak oceán reaguje na různé scénáře odtržení ledu, a pomáhají odhadnout energii a rozsah podmořských tsunami.
Cílem je pochopit nejen dynamiku těchto podmořských tsunami, ale také to, jak mohou ovlivnit globální vzorce klimatických změn. Tyto informace jsou klíčové pro zapracování do klimatických modelů, které se používají k prognózování vzestupu mořské hladiny, vývoje mořského ledu a možných změn v oceánské cirkulaci v příštích desetiletích.
Mohou mít vliv na obydlené oblasti?
Většina ledovcem vyvolaných tsunami v Antarktidě se prozatím rozptýlí daleko od pobřeží, kde žijí lidé. Vědci však nevylučují, že v extrémních scénářích může masivní kolaps ledového šelfu v blízkosti subantarktických souostroví nebo lodních tras vyvolat vlny nebezpečné pro lodě nebo pobřežní infrastrukturu.
Dramatické případy již byly zdokumentovány v jiných polárních oblastech. V roce 2017 způsobil sesuv půdy v grónském fjordu vlnu tsunami, která dosáhla výšky několika metrů a způsobila několik úmrtí v malém pobřežním městě. Přestože geologický kontext je odlišný, slouží tyto události jako varování před tím, co by se mohlo stát v antarktickém prostředí, pokud se spojí sesuvy ledu, nestabilita půdy a přítomnost člověka.
V důsledku toho začínají některé vědecké základny a země s logistickými zájmy v regionu zavádět protokoly o hodnocení rizik, které berou v úvahu nejen povrchový led a povětrnostní podmínky, ale také možnost náhlého zhroucení ledovcových front a s tím spojených vln.
Další známka hlubokých změn v Antarktidě
Rostoucí počet studií a shromážděných údajů naznačuje, že fenomén podmořských tsunami v okolí Antarktidy již není ojedinělou kuriozitou, ale stále významnějším prvkem současného výzkumu klimatu. Jejich neustálé sledování by mohlo být klíčové pro předvídání budoucích proměn naší planety a navrhování strategií, jak se přizpůsobit změnám, které již probíhají.
Ve své podstatě jsou tyto tsunami viditelnými příznaky hlubší změny: zrychleného úbytku ledu v jednom z pilířů zemského klimatického systému. Každé nové odtržení, každá vnitřní vlna, která se tiše přežene hlubinami Jižního oceánu, nám připomíná, že Antarktida reaguje na globální oteplování složitým a v mnoha případech dosud málo pochopeným způsobem.
Pro vědeckou komunitu je to dvojí priorita. Na jedné straně zlepšit pozorování a fyzikální chápání těchto procesů a zpřesnit modely, které nám umožňují předvídat jejich vývoj. Na straně druhé pak převést tyto poznatky do podoby užitečných informací pro společnost: od přesnějších prognóz zvyšování mořské hladiny až po hodnocení rizik pro pobřežní infrastrukturu a mořské ekosystémy.
To, co se bude dít na ledových březích Antarktidy v nadcházejících desetiletích, se neomezí pouze na jižní cíp planety. Prostřednictvím oceánu a atmosféry se jeho účinky projeví v podobě změn v oceánských proudech, vzorcích srážek, četnosti vln veder a dostupnosti mořských zdrojů. Pochopení a sledování podmořských tsunami v Antarktidě je v konečném důsledku způsobem, jak předvídat naši vlastní klimatickou budoucnost.