Czy na Antarktydzie przybywa lodu?

November 4, 2015

Nie.

Jak pewnie zauważyliście internety ekscytują się nowym artykułem Zwally’ego et al [1] zawierającym reanalizę szacunków bilansu masy lądolodu Antarktydy. Jak to zwykle bywa, najbardziej absurdalne wnioski wyciągają z niego osoby, które samego artykułu nie czytały, więc warto dodać kilka słów na temat kontekstu badań oraz ich interpretacji.

Zacznijmy od rzeczy najbardziej oczywistej: Zwally et al. nie piszą, że na Antarktydzie przybywa lodu. Nie przybywa, w czasie teraźniejszym, bo artykuł dotyczy danych z dwóch przeszłych okresów: 1992-2001, oraz 2003-2008. Dlaczego akurat tych, i dlaczego nie zawiera nowszych danych? Głównym powodem jest to, że Jay Zwally najpierw współpracował z ESA przy analizie danych z satelitów ERS-1/2, a potem został szefem zespołu ICESat w NASA, a satelity te zbierały dane właśnie w tych okresach.¹¹ Ściślej rzecz ujmując, ERS-2 wykonywał pomiary do roku 2010, jednak Zwally już w tym projekcie nie uczestniczył. O wynikach tych pomiarów więcej można przeczytać niżej.

Interwały zostały wcześniej wybrane w projekcie IMBIE (Ice sheet Mass Balance Inter-comparison Exercise) jako obejmujący okres w którym możliwe jest porównanie szacunków bilansu masy lądolodów Antarktydy i Grenlandii uzyskanych różnymi metodami, tj.

1. Altimetria lidarowa i radarowa W metodzie tej mierzy się, przy pomocy lasera albo radaru, zmiany wysokości lądolodu pod przelatującym satelitą, z czego następnie wylicza się zmiany jego objętości, a ze zmian objętości zmiany masy. Pomiary przy pomocy lasera przeprowadzał wspomniany już ICSat, radaru używaly europejskie satelity ERS-1, ERS-2, Envisat i CryoSat-2.

2. Pomiary grawimetryczne Czyli pomiary satelitarne (wykonywane przez parę GRACE) lokalnych zmian pola grawitacyjnego Ziemi, wynikające z przyrostu albo ubytku masy w danym miejscu. Metodą tą można mierzyć różne ciekawe rzeczy, np. zmiany poziomu wód gruntowych wywołane zwiększonymi opadami albo suszą; zmiany masy oceanów; albo zmiany masy lądolodów.

3. Modelowanie przepływu W tej metodzie bilans masy obliczany jest na podstawie wielkości strumieni dostarczających i odprowadzających lód do lądolodu: ilości padającego śniegu, ablacji powierzchni, prędkości przepływu i tempa cielenia się lodowca.

Każda z tych metod ma swoje zalety i ograniczenia, a celem IMBIE było porównanie wyników uzyskanych przez różne zespoły, dla tych samych okresów oraz domen przestrzennych. Wyniki opublikowano w roku 2012 w czasopiśmie Science [2], w artykule którego Zwally był jednym z autorów.

Artykuł nosił tytuł “A Reconciled Estimate of Ice-Sheet Mass Balance”, trochę na wyrost, bo jak zauważyli autorzy w przypadku lądolodu Antarktydy Wschodniej rozrzut wyników był spory: z modelowania przepływu wynikał niewielki ubytek (-30±76 Gt/rok)²² W dalszej części notki będę konsekwentnie używał wartości ujemnych dla ujemnego bilansu masy, nawet jeśli mowa o “ubytku”, więc proszę tego nie interpretować jako podwójnego zaprzeczenia., grawimetria i altimetria radarowa wskazywała na niewielki przyrost (+35±40 i +22±39 Gt/rok, odpowiednio), a altimetria laserowa na znaczący przyrost masy lodowca (+109±57 Gt/rok). Ponieważ metody były (mniej więcej) niezależne, w końcowym bilansie IMBIE uznano że ICESat przeszacowywał przyrost masy we wschodniej Antarktydzie, i jest on w rzeczywistości mniejszy, choć ze sporą niepewnością (+24±36 Gt/rok), z zastrzeżeniem że

For the EAIS, our mass change estimates exhibit an unsatisfactory spread, with results from the IOM and LA techniques falling consistently lower and higher than the mean value we have derived (table S2). Although the average signal of EAIS imbalance is relatively small, such a large divergence is a matter of concern; improvements of the ancillary data sets that support satellite observations would be of considerable benefit in this region.

Co istotne, wszystkie metody wskazywały też na spory ubytek masy lądolodu Zachodniej Antarktydy (WAIS), średnio -67±21 Gt/rok. Sumarycznie (uwzględniając lodowce Półwyspu Antarktycznego), według analizy IMBIE, Antarktyda miała zatem ujemny bilans masy, wynoszący około -72±43 Gt/rok (+21±81 Gt/rok według samej altimetrii laserowej). Dla porównania, Grenlandia w tej samej analizie miała ubytek lądolodu wynoszący -232±23 Gt/rok (-185±24 Gt/rok wg. metody altimetrii laserowej).

Świeżo opublikowany artykuł Zwally’ego to powtórna analiza tych samych danych, z altimetrii radarowej (1992-2001) oraz laserowej (2003-2008), uwzględniając kilka poprawek metodologicznych wprowadzonych już po roku 2012 (m. in. kalibrację ICESat pomiarami radarowymi wykonanymi dla Arktyki przez Envisat). I choć WAIS oraz Półwysep Antarktyczny wciąż traci lód, a Antarktyda Wschodnia wciąż przyrasta, ubytek jest mniejszy (-25±15 i -29±2 Gt/rok), a przyrost większy (136±28 Gt/rok) niż w analizie IMBIE (nawet ograniczonej do samej altimetrii laserowej), przy znacznie zmniejszonych niepewnościach.

Mamy więc do czynienia z sytuacją, w której różne metody pomiarowe dają różne wyniki. Oczywiście istnieje silna pokusa (zwłaszcza dla mediów), by za poprawny uznać wynik “najnowszy”, jednak poniżej przedstawię powody, dla których jestem (i nie tylko ja) sceptycznie nastawiony do analizy Zwally’ego et al.

1. Najnowsze pomiary grawimetryczne wciąż wskazują na ciągły ubytek masy Antarktydy [3] [4] [5].

2. Pomiary radarowe CryoSat-2 pokazują ujemny bilans masy Antarktydy [6] [7]. Dotyczy to co prawda późniejszego okresu niż ten o którym piszą Zwally et al (bo CryoSat-2 zbiera dane dopiero od 2010 roku), ale nawet gdyby wziąć oba wyniki za dobrą monetę, oznaczałoby to znaczne zmniejszenie przyrostu lodowca na Antarktydzie Wschodniej, co przeczy jednej z głównych konkluzji Zwally et al o jego przyczynach i stabilności.

3. Przy okazji, inna reanaliza danych ICESat (zrobiona przy okazji [6]) też pokazuje na ubytek lądolodu na Antarktydzie.

4. Tak jak i najnowsze szacunki przepływu lądolodu [8].

5. Na koniec zostaje jeszcze zagadka bilansu poziomu wszechoceanu. 82 Gt przyrostu lądolodu rocznie odpowiada -0,23 zamiast +0,20 mm/rok, co oznaczałoby że w okresie 2003-2008 0,43 mm/rok wzrostu poziomu wszechoceanu (prawie 20% całości, albo 2,4 mm/rok w tych latach [9]) pochodziło skądinąd: lądolodu Grenlandii i/lub szybciej ocieplających się oceanów.

Podsumowując, różnice pomiędzy szacunkami Zwally’ego et al i innych zespołów są trudne do wytłumaczenia, i nie ma przekonującego powodu by za wiarygodne uznać akurat szacunki tego pierwszego. Podejrzewam nawet, że kontrowersji tych nie da się już nigdy rozstrzygnąć, bo nie mamy możliwości powtórzenia przeprowadzanych w przeszłości pomiarów, a nowe pokolenia naukowców skoncentrują się na analizie nowych danych z nowych instrumentów, zamiast reanalizować stare.

O ile jednak można mieć wątpliwości co do bilansu masy antarktycznego lądolodu w poprzedniej dekadzie, nie ma podstaw by twierdzić że na Antarktydzie przybywa lodu obecnie, w sytuacji gdy przeczą temu pomiary GRACE i CryoSat-2.

Swoją drogą, jest coś ironicznego w tym, że ta sama NASA, która zwykle jest uważana za część lewackiego “lobby broniącego koncepcji zmiany klimatu”, staje się wiarygodną instytucją, jeśli tylko komuś wydaje się że “teorie globalnego ocieplenia zostały podane w wątpliwość”. Zbliża się jesienny kongres Amerykańskiego Towarzystwa Geofizycznego, w czasie którego różne jednostki badawcze NASA prezentować będą wyniki badań związanych ze zmianami klimatu. Jestem pewien, że negacjoniści globalnego ocieplenia będą je cytować z równie wielkim zacięciem.

Cytowana literatura

1. Zwally, et al (2015) Mass gains of the Antarctic ice sheet exceed losses. 2. Shepherd, et al (2012) A Reconciled Estimate of Ice-Sheet Mass Balance. 3. Harig i Simons (2015) Accelerated West Antarctic ice mass loss continues to outpace East Antarctic gains. 4. Sasgen, et al (2013) Antarctic ice-mass balance 2003 to 2012: regional reanalysis of GRACE satellite gravimetry measurements with improved estimate of glacial-isostatic adjustment based on GPS uplift rates. 5. Velicogna, Wahr (2013) Time-variable gravity observations of ice sheet mass balance: Precision and limitations of the GRACE satellite data. 6. Helm, Humbert, Miller (2014) Elevation and elevation change of Greenland and Antarctica derived from CryoSat-2. 7. McMillan, et al (2014) Increased ice losses from Antarctica detected by CryoSat-2. 8. Mouginot, Scheuchl, Rignot (AGU 2015) Antarctic mass budget from 1975-2015 using InSAR, Landsat and RACMO-2. 9. Cazenave, et al (2009) Sea level budget over 2003–2008: A reevaluation from GRACE space gravimetry, satellite altimetry and Argo.