Intensywny deszcz potrafi ponad dwukrotnie zwiększyć prędkość lodowca. Naukowcy z Alaski odkryli, co dzieje się pod jego powierzchnią.
Wystarczy intensywny deszcz, żeby ogromna masa lodu zaczęła przesuwać się ponad 2 razy szybciej niż zwykle. Naukowcy z Alaski przez kilka lat śledzili ruch jednego z tamtejszych lodowców, rejestrując jego położenie co 15 sekund. Udało im się uchwycić zaskakującą zależność między ulewą a przyspieszeniem lodu.
Niektóre epizody trwały niemal 3 dni, a zmiany prędkości sięgały choćby 251 proc. Badanie ujawniło również, iż wyjątkowo intensywne opady potrafią doprowadzić do odwrotnego efektu. Wszystko zależy od tego, co dzieje się z wodą ukrytą pod lodowcem.
Deszcz spadł na lodowiec. Kilkanaście godzin później lód przyspieszył
Sít’ Kusá, znany również jako Turner Glacier, znajduje się w górach Świętego Eliasza w południowo-wschodniej Alasce. Ma około 40 km długości i należy do lodowców, które co kilka lat przechodzą fazę gwałtownego przyspieszenia. W takim okresie ogromne masy lodu potrafią przemieszczać się choćby kilkanaście lub kilkadziesiąt metrów dziennie.
To znacznie więcej, niż podczas spokojniejszych lat, gdy ruch mierzy się raczej w centymetrach lub niewielkich ułamkach metra na dobę. Co ważne, zmiany nie są związane wyłącznie z topnieniem powierzchni. Lodowiec może przesuwać się szybciej, ponieważ zmieniają się warunki jego kontaktu ze skalnym podłożem.
Zjawisko gwałtownych ruchów lodu nie jest na Alasce rzadkością. W lutym opisywaliśmy niezwykłe zdarzenia na sąsiednim lodowcu Hubbarda, gdzie trzęsienie ziemi uruchomiło potężne osuwiska. Jeden z pobliskich jęzorów lodowych już wcześniej znajdował się w fazie przyspieszonego ruchu.
Naukowcy z Boise State University oraz University of Idaho postanowili dokładniej zbadać Sít’ Kusá. Interesowało ich, czy choćby podczas tak gwałtownych zmian prędkości można rozpoznać dodatkowy wpływ opadów deszczu.
GPS mierzył każdy ruch. Zebrali dane z 5 lat
Badacze wykorzystali 10 zestawów danych z odbiorników GPS umieszczonych na powierzchni lodowca. Kolejne dwa urządzenia pracowały na otaczających go skałach, pomagając kontrolować dokładność pomiarów. Rejestrowano położenie co 15 sekund, co umożliwiło późniejsze odtworzenie choćby stosunkowo krótkich zmian prędkości.
Dane obejmowały lata 2020-2024. Pierwsza część obserwacji przypadła na okres gwałtownego ruchu lodowca, a druga na jego spokojniejszą fazę. Naukowcy mogli więc porównać reakcję na deszcz w dwóch bardzo różnych stanach tego samego obiektu.
Informacje o opadach pochodziły z modelu meteorologicznego ERA5, którego wyniki dostosowano do ukształtowania terenu. Dla sprawdzenia porównano je z pomiarami stacji meteorologicznej lotniska Yakutat, położonego około 55 km od czoła lodowca.
W badaniu opisano łącznie 53 epizody intensywnego deszczu. Po 26 z nich zarejestrowano wyraźne przyspieszenie ruchu lodu. Zależność była więc widoczna w niemal połowie analizowanych przypadków.
Nawet 116 proc. szybciej. Potem zmierzyli jeszcze większy skok
Podczas fazy szybkiego ruchu obejmującej lata 2020-2021 naukowcy zidentyfikowali 16 intensywnych opadów. Po 9 z nich lodowiec przyspieszył. Największe krótkotrwałe anomalie prędkości sięgały około 7,5 m na dobę względem wyznaczonego trendu ruchu, a maksymalny procentowy wzrost wyniósł 116 proc.
Przyspieszenie nie pojawiało się od razu. Zwykle rozpoczynało się około 12 godzin po nadejściu deszczu, a następnie utrzymywało się średnio przez 66,5 godziny. Po mniej więcej 3 dniach od początku opadów ruch wracał do stabilniejszych wartości.
Jeszcze większą zmianę procentową odnotowano w latach 2022-2024, kiedy lodowiec poruszał się znacznie wolniej. W tej fazie 17 spośród 37 ulew poprzedzało okresy przyspieszenia. Najsilniejszy wzrost prędkości wyniósł aż 251 proc.
Nie oznacza to jednak, iż lód przesuwał się wówczas szybciej niż podczas wcześniejszej fazy. Zmiany były znacznie mniejsze w wartościach bezwzględnych, sięgając około 1,5 m na dobę. Wyższy procent wynikał z niskiej prędkości początkowej. Zmienił się także czas reakcji. Podczas spokojnej fazy przyspieszenie pojawiało się przeciętnie po około 32 godzinach od rozpoczęcia opadów i trwało około 33 godzin. Ten sam lodowiec reagował więc na podobne zjawisko pogodowe zupełnie inaczej, zależnie od swojego stanu.
Pod lodowcem działa skomplikowana sieć kanałów
Wyjaśnienia trzeba szukać pod powierzchnią lodu. Padający deszcz przedostaje się przez szczeliny, a następnie płynie wewnętrznymi kanałami w kierunku skalnego podłoża. Tam miesza się z wodą pochodzącą z topnienia i przemieszcza przez system zagłębień oraz podlodowych tuneli.
Gdy odpływ działa sprawnie, woda jest stosunkowo gwałtownie odprowadzana. jeżeli jednak trafia do odizolowanych przestrzeni albo kanały nie nadążają z jej usuwaniem, ciśnienie pod lodowcem zaczyna rosnąć. Zmniejsza się wtedy nacisk lodu na podłoże, a wraz z nim opór utrudniający przesuwanie się ogromnej masy.
Naukowcy podejrzewają, iż właśnie tak działał mechanizm obserwowany na Alasce. Podczas gwałtownego ruchu lodowiec miał mniej wydajny system odprowadzania wody, dlatego reagował szybciej i silniej choćby na stosunkowo niewielki dopływ.
Typowe przyspieszenie pojawiało się wtedy po nagromadzeniu około 20 mm deszczu. W spokojniejszej fazie, przy sprawniejszym drenażu, podobny efekt obserwowano zwykle dopiero po zgromadzeniu około 60 mm. Nie są to jednak uniwersalne progi, po których każdy lodowiec automatycznie ruszy szybciej.
Znaczenie takich procesów badają również polscy naukowcy. Analizy prowadzone na Svalbardzie wykazały, jak zmiany opadów i topnienia wpływają na przepływ wody w zlewniach lodowcowych. Coraz trudniej przewidywać zachowanie systemów, w których przez większą część roku woda jest magazynowana w śniegu i lodzie.
Wyjątkowo długa ulewa potrafi spowolnić lodowiec
W danych z Alaski pojawiła się jeszcze jedna interesująca zależność. Podczas szczególnie długich i obfitych opadów lodowiec najpierw przyspieszał, ale później jego prędkość spadała choćby poniżej wartości sprzed deszczu.
Badacze wiążą to z przebudową podlodowego systemu odprowadzania wody. Duża ilość przepływającej cieczy może powiększać istniejące kanały i tworzyć nowe drogi odpływu. Ciśnienie pod lodem zaczyna wówczas maleć, a kontakt z podłożem staje się silniejszy.
W jednym z analizowanych okresów następujące po sobie ulewy zbiegły się z wyraźnym spadkiem prędkości tła. W ciągu około 9 dni zmniejszyła się ona o blisko 10 m na dobę. Później lodowiec ponownie zaczął przyspieszać, co sugeruje kolejne zmiany w jego wewnętrznym drenażu.
Takie obserwacje utrudniają budowanie prostych prognoz opartych wyłącznie na sumie opadów. Ta sama ilość deszczu może uruchomić przyspieszenie, nie wywołać większej reakcji albo przyczynić się do późniejszego spowolnienia lodu.
Coraz więcej deszczu jest tam, gdzie dawniej dominował śnieg
Badanie z Alaski nabiera znaczenia w kontekście zmian klimatycznych. Wraz ze wzrostem temperatur w wielu regionach polarnych coraz częściej występują opady deszczu zamiast śniegu. Podobne problemy opisywaliśmy już na przykładzie Spitsbergenu, gdzie nietypowe warunki pogodowe zaczynają utrudniać także pracę polarników.
W 2021 r. deszcz zarejestrowano choćby na wysoko położonej stacji Summit Camp na Grenlandii. Dodatkowa woda docierająca do wnętrza lodowców może zmieniać ich ruch, szczególnie w miejscach o słabo rozwiniętym systemie odpływu.
Nie jest to wyłącznie kwestia tempa zanikania lodu. Gwałtowne przesunięcia mogą niszczyć powierzchnię lodowców, powodować powstawanie szczelin, blokować doliny i sprzyjać tworzeniu jezior zatrzymanych przez naturalne lodowe tamy. Ich przerwanie grozi nagłą powodzią.
Badania z wyspy Jan Mayen pokazały też, jak zmiany klimatyczne mogą zwiększać skutki osuwisk w sąsiedztwie lodowców. W takich miejscach kilka procesów geologicznych potrafi nałożyć się na siebie, utrudniając ocenę zagrożenia.
Jednocześnie światowe lodowce tracą średnio 273 mld ton lodu rocznie. Nowe wyniki pomagają lepiej rozumieć jeden z mechanizmów ich ruchu, ale nie pozwalają jeszcze wyliczyć, o ile dodatkowe ulewy zwiększą globalny ubytek lodu.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
