Tento blogový príspevok podrobne skúma, ako vysoké teploty mora a oceánske prúdy v oblasti západnej Antarktídy koncentrujú teplú vodu pod malými ľadovými šelfmi, čím urýchľujú topenie, a čo tento jav znamená pre zmeny ľadových šelfov v celej Antarktíde.
Antarktický kontinent obsahuje obrovské množstvo ľadu, ktoré by v prípade úplného roztopenia zvýšilo hladinu svetového mora približne o 57 metrov. Medzi týmto ľadom sa ľadové šelfy vzťahujú na štruktúry, kde sa masívny ľadový štít pokrývajúci pevninu, hrubý niekoľko kilometrov, pohybuje smerom k pobrežiu vplyvom gravitácie, pričom časť z neho sa rozprestiera nad pevninou a pláva na mori. Približne 75 % antarktického pobrežia je pokrytých takýmito ľadovými šelfmi, ktorých hrúbka sa pohybuje od 100 metrov do 1 000 metrov v závislosti od regiónu. Meniaca sa hmotnosť ľadových šelfov v priebehu času úzko súvisí s globálnym otepľovaním a považuje sa za kľúčový prvok vo výskume klimatických zmien. Medzi faktory spôsobujúce stratu ľadu z ľadových šelfov je pomerne dobre pozorovateľné množstvo ľadu odlamujúceho sa ako ľadovce. Údaje o tom, koľko ľadu sa topí a mizne zo spodnej strany ľadového šelfu v dôsledku vplyvu teplej morskej vody, sú však už dlho vzácne. Je to preto, že spodná strana ľadového šelfu je mimoriadne ťažko dostupná. V poslednom čase zmeny vo veterných podmienkach okolo Antarktídy umožnili teplejšej hlbokej vode preniknúť pod ľadové šelfy, čo zvýšilo potrebu presných meraní tohto procesu. Topenie na základni ľadového šelfu priamo ovplyvňuje stúpanie hladiny morí okolo Antarktídy.
Celková hmotnosť ľadového šelfu je určená štyrmi faktormi. Po prvé, zásoba ľadu prúdiaceho z pevniny a tvoriace ľadový šelf je kľúčovým faktorom zvyšujúcim jeho hmotnosť. Po druhé, množstvo snehu hromadiaceho sa na povrchu ľadového šelfu tiež prispieva k jeho rastu. Naopak, množstvo ľadu, ktoré sa odlamuje ako ľadovce a unáša sa do oceánu, znižuje hmotnosť ľadového šelfu. Podobne množstvo ľadu, ktoré sa topí od základne ľadového šelfu v dôsledku vplyvu teplej morskej vody, tiež spôsobuje zmenšovanie ľadového šelfu. Celková zmena hmotnosti ľadového šelfu sa vypočíta na základe interakcie týchto štyroch faktorov. Až nedávno, vďaka zhromažďovaniu satelitných údajov, je možné tieto prvky presne analyzovať.
Množstvo ľadu prúdiaceho z pevniny a tvoriaceho ľadový šelf sa vypočíta meraním rýchlosti prúdenia a hrúbky ľadu na hranici, kde sa ľadový šelf stretáva s pevninou. Rýchlosť prúdenia ľadu sa dá vypočítať s presnosťou na centimeter porovnaním dvoch radarových snímok zachytených satelitmi v pravidelných časových intervaloch. Hrúbka ľadu sa vypočíta meraním výšky ľadu plávajúceho na vodnej hladine pomocou satelitných výškomerov, pričom sa zohľadní vztlak vyplývajúci z rozdielu hustoty ľadu a morskej vody.
Množstvo snehu nahromadeného na ľadovom šelfe sa vypočítava kombináciou ľadových jadier získaných vrtmi s modelmi klimatických predpovedí, čím sa dosahuje relatívne vysoká presnosť. Množstvo ľadu strateného ako ľadovce sa dá merať na základe plochy a hrúbky ľadovca. V praxi je však sledovanie zložité, pretože ľadovce sa rýchlo pohybujú a rýchlo sa topia v morskej vode, čo sťažuje presnú kvantifikáciu. Preto, aby sa zabezpečila dlhodobá spoľahlivosť, výskumníci nepriamo vypočítavajú stratu hmotnosti z odlupovania ľadovca meraním rýchlosti a hrúbky ľadu na referenčnej čiare niekoľko kilometrov vo vnútrozemí od okraja ľadového šelfu. Zmeny celkovej plochy a hrúbky ľadového šelfu sa používajú na určenie celkového nárastu alebo poklesu hmotnosti ľadového šelfu, čo tiež umožňuje odhadnúť množstvo ľadu, ktorý sa topí a mizne zo základne ľadového šelfu.
Výskumné zistenia naznačujú, že množstvo ľadu dodaného z pevniny na celý antarktický ľadový šelf za jeden rok bolo približne 2.049 bilióna ton, zatiaľ čo sneh nahromadený na povrchu ľadového šelfu predstavoval približne 444 miliárd ton. Naopak, strata ľadu oddelením ľadovcov od ľadových šelfov predstavovala približne 1.321 bilióna ton, zatiaľ čo strata ľadu v dôsledku topenia na základni ľadového šelfu, ovplyvnená teplou morskou vodou, bola približne 1.454 bilióna ton. Celý systém antarktických ľadových šelfov zaznamenal ročnú stratu hmotnosti približne 282 miliárd ton. Spomedzi týchto strát predstavovalo topenie základne ľadového šelfu v priemere 52 %, ale vykazovalo významné regionálne rozdiely, ktoré sa pohybovali od minima 10 % do maxima 90 %.
Analýza rozdelenia antarktických vôd do štyroch zón na základe zemepisnej dĺžky odhalila, že v malých ľadových šelfoch, ako je ľadový šelf Pine Island a ľadový šelf Croz v oblasti západnej Antarktídy, predstavovalo topenie základov ľadových šelfov v priemere 74 %. Naproti tomu v iných regiónoch sa topenie vo všeobecnosti pohybovalo okolo 40 %. Najmä ľadový šelf Filchner-Ronne (rozprestierajúci sa v severnej a juhozápadnej Antarktíde) a ľadový šelf Ross (južná Antarktída), ktoré spolu produkujú približne tretinu všetkých antarktických ľadovcov, vykazovali veľmi nízky podiel topenia spodných častí ľadových šelfov, iba 17 %.
Desať najväčších ľadových šelfov, ktoré pokrývajú 91 % plochy antarktických ľadových šelfov, predstavuje iba približne polovicu celkového objemu topenia dna antarktického ľadového šelfu. Zvyšná polovica sa vyskytuje na malých ľadových šelfoch, ktoré pokrývajú iba 9 % celkovej plochy. Tento jav vzniká preto, lebo malé ľadové šelfy sú sústredené v relatívne teplejších vodách Západného antarktického mora. Preto prístup použitý v predchádzajúcich štúdiách – jednoduchá extrapolácia údajov sústredených na veľké ľadové šelfy proporcionálne podľa plochy – pravdepodobne výrazne nadhodnotil celkový objem topenia dna antarktického ľadového šelfu.
Pri skúmaní objemu topenia dna ľadovcových šelfov na jednotku plochy bol priemer v Antarktíde približne 0.81 metra ročne. Regionálne rozdiely však boli značné, od 0.07 metra do maximálne 15.96 metra. Malé ľadové šelfy v západnej Antarktíde vykazovali veľmi vysoké rýchlosti topenia, zatiaľ čo veľké ľadové šelfy v iných regiónoch vykazovali relatívne nízke rýchlosti topenia. Tieto rozdiely vyplývajú zo zložitej interakcie topografie pod ľadovými šelfmi a teplotnej štruktúry morskej vody. Topenie je obzvlášť intenzívne pod ľadovými šelfmi blízko pevniny, zatiaľ čo zamrznutie morskej vody sa v skutočnosti zvyšuje so vzdialenosťou od pevniny. Tieto zistenia potvrdzujú, že topenie pod ľadom v antarktických ľadových šelfoch sa výrazne líši v závislosti od miestnych podmienok a morského prostredia a že má zásadný vplyv na globálny stúpanie hladiny morí a klimatický systém.
