© Icebergs can take many forms, Photo: © Andreas Wolden / Institue of Marine Research
© Glacier near Ny-Ålesund on Svalbard, Photo: © Andreas Wold
© A family of polar bears on the sea ice near Svalbard, Photo: © Andreas Wolden / Institue of Marine Research
© The giant ice caps in the Antarctic give researchers an insight into how the climate was hundreds, thousands and millions of years ago. Photo: © Andreas Wolden / Institute of Marine Research
© According to the climate researchers Vidar Lien and Anne Britt Sandø, the sea today rises on average by three millimeters per year. 150 years ago, it rose by an average of 1.7 mm per year. Photo: © Anders Jakobsen / Institue of Marine Research
10 rzeczy, których nie wiedziałeś o lodzie
October 9, 2019
Lód odgrywa kluczową rolę w globalnym klimacie
Lód to woda w postaci stałej, ale jest on również ważny dla naszej planety. Klimatolodzy Anne Britt Sandø i Vidar Lien z Norweskiego Instytutu Badań Morskich ujawniają niektóre sekrety lodu
1. Zamarznięta woda, dwutlenek węgla i azot
Dlaczego na Ziemi występuje lód? "Ponieważ temperatury spadają poniżej zera stopni Celsjusza, co jest również powodem braku lodu na Merkurym i Wenus" - mówi Lien. "I dlatego, że mamy wodę", dodaje Sandø. "Istnieją planety i księżyce z suchym lodem, zamarzniętym dwutlenkiem węgla, a na Trytonie, największym księżycu w układzie planetarnym Neptuna, azot zamarza z powodu temperatur znacznie poniżej minus 200 stopni Celsjusza. Mamy wodę w postaci stałej, ciekłej i gazowej" - mówi Lien.
2. Dwa rodzaje lodu na Ziemi
Na Ziemi występują dwa rodzaje lodu: lód lądowy składa się ze słodkiej wody, a lód morski ze słonej wody. Wewnątrz lodu morskiego sól jest zagęszczana do worków o bardzo wysokiej zawartości soli. W pewnym momencie kieszenie te zaczynają topnieć, a solanka tworzy małe kanały w lodzie, zanim ostatecznie wypłynie z lodu. Dzięki temu lód morski staje się coraz świeższy. Nowy lód morski może mieć ponad dwuprocentowe zasolenie, podczas gdy w wodzie morskiej wynosi ono zazwyczaj 3-3,5%. "Zasolenie starego lodu morskiego wynosi mniej niż jeden procent" - mówi Lien.
3. Sól wpływa na właściwości fizyczne
Sól powoduje, że woda morska zachowuje się inaczej niż woda słodka. "Z reguły woda morska zamarza w temperaturze około minus 1,8 stopnia Celsjusza, podczas gdy większość ludzi wie, że woda słodka zamarza w temperaturze zera stopni" - mówi Sandø. Jednak na Antarktydzie woda morska znajduje się na poziomie minus 2,2 stopnia poniżej lodu szelfowego, tj. części lodu, która wystaje do morza. "Tam, gdzie lód dociera do morza, woda morska znajduje się setki metrów poniżej poziomu morza między lodem a dnem morskim, a ciśnienie nie zamarza, dopóki nie jest zimniejsze niż minus dwa stopnie Celsjusza" - mówi Lien. Kolejną różnicą między wodą słodką a morską jest jej waga. A dokładniej, jak temperatura wpływa na jej wagę. "Podczas gdy słodka woda jest najcięższa przy plus czterech stopniach Celsjusza, woda morska staje się coraz cięższa, gdy zbliża się do zera, więc podczas gdy w jeziorze temperatura może wynosić cztery stopnie na ziemi i zero stopni na powierzchni, najzimniejsza woda morska na naszej planecie znajduje się na poziomie dna morskiego" - mówi Lien.
4. Lód na biegunach
Około dziesięciu procent powierzchni lądów i około siedmiu procent oceanów na świecie jest pokryte lodem, twierdzą klimatolodzy. Nie jest zaskoczeniem, że Antarktyda i Arktyka są najbardziej bogatymi w lód lokalizacjami, ale nie są to tylko geograficzne przeciwieństwa biegunów. "Antarktyda to duży kontynent otoczony morzem, podczas gdy Arktyka to duży ocean otoczony kontynentami" - mówi Lien. Oznacza to, że najbardziej wysunięty na południe kontynent na świecie ma ogromną ilość lodu na lądzie i lodu morskiego w zimie. "Lód morski rozprzestrzenia się od wybrzeża i ostatecznie pokrywa ogromne obszary, ponad dziesięć milionów kilometrów kwadratowych lodu zamarza zimą i topnieje latem" - mówi Lien. W Arktyce lód morski często przetrwa lato i starzeje się przez kilka lat, zanim stopnieje. "Ale ten wieloletni lód, jak go nazywamy, staje się coraz młodszy i cieńszy, a coraz więcej z niego topnieje" - mówi Sandø.
5. Najstarszy lód na Ziemi
Najdalej wysunięty na południe kontynent na Ziemi ma dodatkową warstwę "izolacji", która utrzymuje go w chłodzie. "Antarktyda ma prądy oceaniczne i wiatry, które krążą wokół kontynentu, co oznacza, że jest dość odizolowana, co utrzymuje ją w chłodzie" - mówi Lien. Jest to jeden z powodów, dla których najstarszy lód znajduje się na Antarktydzie. Jest to również najgrubszy i najwolniej poruszający się lód. "Lód znaleziony u podnóża pokrywy lodowej Antarktydy ma około miliona lat, a najstarszy zebrany tam rdzeń lodowy ma 800 000 lat, podczas gdy najstarszy lód na Grenlandii ma około 100 000 lat" - mówi Lien.
6. Lód jest oknem w przeszłość
To, co sprawia, że lodowce i pokrywy lodowe rosną, to śnieg. Ale Antarktyka jest bardzo sucha, z niewielką ilością śniegu. "Tak więc na szczyt pokrywy lodowej nie jest dodawane zbyt wiele, podczas gdy Grenlandia otrzymuje więcej śniegu" - mówi Lien. Klimatolodzy wykorzystują głębokie pokrywy lodowe Antarktydy i Grenlandii, aby zrozumieć klimat z przeszłości. Dzięki głębokim odwiertom mogą dotrzeć do lodu, który spadł jako śnieg setki, tysiące i miliony lat temu. Analizując ten lód, naukowcy mogą dowiedzieć się, jaki był klimat i jak się zmienił.
W trakcie historii Ziemi istniały ogromne różnice w klimacie - i ilości lodu. "Kilkaset milionów lat temu była tak zwana 'Ziemia Śnieżna', kiedy cała planeta była pokryta lodem, więc było wtedy zimno" - mówi Lien. Planeta miała również okresy wolne od lodu. "W tych czasach było tak gorąco, że czapy lodowe topniały, ponieważ Antarktyda nie zawsze znajdowała się tam, gdzie jest dzisiaj" - wyjaśnia. Antarktyda znajdowała się bardziej na północ. "W tamtych czasach było tak ciepło, że woda morska nie mogła zamarznąć na biegunach", mówi Lien.
Lód ma duży wpływ na nasz klimat, wyjaśniają obaj naukowcy. "Topniejący lód tworzy ciężką wodę, która jest częścią silnika napędzającego największe na świecie prądy oceaniczne" - mówi Lien. Woda morska, która jest bardziej słona i zimniejsza, jest również cięższa. Kiedy zimna, słona woda z lodu morskiego w Arktyce jest wyciskana, opada na ziemię. Ponadto słona woda z Prądu Zatokowego ochładza się, gdy dociera do Arktyki. W rezultacie zarówno woda z Prądu Zatokowego, jak i stopiony lód opadają na dno oceanu i wracają do Oceanu Atlantyckiego. Nazywa się to cyrkulacją termohalinową (oceaniczny przenośnik taśmowy).
Lód odgrywa inną ważną rolę w klimacie, ponieważ może odbijać światło słoneczne. "Kiedy noszę czarną koszulkę, pochłania ona całe światło słoneczne i staje się niewiarygodnie gorąca i niewygodna w ciepły letni dzień", mówi Lien. Z drugiej strony, biała koszulka lub biały lód odbijają większość ciepła. Lód odbija 90% światła słonecznego, podczas gdy morze tylko 10%. "Oznacza to, że oceany nagrzewają się znacznie bardziej latem, gdy lód znika" - mówi Sandø. Zimą lód działa jak warstwa izolacyjna, dzięki czemu oceany nie tracą tak dużo ciepła. W Arktyce utrata ciepła bez lodu w temperaturach minus 30 i przy sztormowej pogodzie może być ogromna.
W dyskusjach na temat globalnego ocieplenia często wspomina się, że poziom mórz wzrośnie o siedem metrów wraz z topnieniem lodu na Grenlandii. Jednak ten wzrost poziomu morza nie będzie równomiernie rozłożony na całym świecie. Jak na ironię, topnienie pokrywy lodowej Grenlandii doprowadzi do dalszego wzrostu poziomu mórz na półkuli południowej. "To dlatego, że lód grawituje na wodzie, tak jak Księżyc przyciąga wodę" - mówi Sandø. Wszystkie masy wywierają grawitację, ale pokrywa lodowa Grenlandii stanowi tak dużą część Ziemi, że jej wpływ jest zauważalny. Przyciąga wodę morską w kierunku północnego Atlantyku i Grenlandii. Kiedy lód na Grenlandii znika, to przyciąganie zanika. "Tak więc, gdy lód zniknie na Grenlandii, woda na półkuli północnej nie będzie tak silnie przyciągana do Grenlandii jak obecnie". Zasadniczo topniejąca woda jest przyciągana przez inną wielką siłę grawitacyjną, którą wywiera lód na Antarktydzie, pod warunkiem, że się nie stopił - mówi Sandø. "Lód na Grenlandii będzie topniał w obecnym tempie przez tysiące lat, a na Antarktydzie będzie to trwało jeszcze dłużej", mówi Lien.