Do tej pory nie byłeś bez wątpienia zalany groźbą globalnego wzrostu poziomu morza. Przy obecnym szacowanym tempie jednej dziesiątej cala każdego roku wzrost poziomu morza może spowodować, że duże obszary miast takich jak Nowy Jork, Galveston i Norfolk znikną pod wodą w ciągu następnych 20 lat. Ale nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research pokazuje, że w miejscach takich jak Juneau na Alasce dzieje się odwrotnie: poziomy mórz spadają co roku o pół cala.
Jak to może być? Odpowiedź leży w zjawisku topnienia lodowców i huśtania się masy na ziemi, zwanego „przystosowaniem izostatycznym lodowca”. Być może nie wiesz, ale Ostatnia Epoka Lodowcowa wciąż cicho przekształca powierzchnię Ziemi i wpływa na wszystko, od długości naszych dni do topografia naszych krajów.
Podczas rozkwitu lodowca 19 000 lat temu, znanego jako ostatnie maksimum lodowcowe, Ziemia jęczała pod ciężkim lodem o grubości tysięcy stóp, z nazwami, które przeczą wymowie: Lodowiec Laurentide, Lodowiec Cordilleran, Lodowiec Fennoskandyjski, i wiele więcej. Te olbrzymie kawałki zamrożonej wody przyciśnięte do powierzchni Ziemi, wypierają skałę skorupową i powodują deformację i wypływającą spodnią materię płaszczową, zmieniając kształt Ziemi - w ten sam sposób, w jaki twoje dno wpada na depresję na kanapie, jeśli długo na niej siedzisz dość. Niektóre szacunki sugerują, że pokrywa lodowa o grubości około pół mili może powodować depresję głębokości 900 stóp - około 83-piętrowego budynku.
Przesunięty płaszcz wpada do obszarów otaczających pokrywę lodową, powodując, że ziemia ta unosi się w górę, a sposób, w jaki wypełnienie wnętrza kanapy gromadzi się wokół twojego ciężaru. Obszary te, zwane „przednimi żaglami”, mogą być dość małe, ale mogą osiągać nawet ponad 300 stóp wysokości. Lodowiec Laurentide, który obciążył na przykład większość Kanady i północnych Stanów Zjednoczonych, spowodował podniesienie w środkowej i południowej części Stanów Zjednoczonych Gdzie indziej, starożytne lodowce stworzyły żagle wokół obszaru delty Amazonki, które są nadal widoczne nawet dzisiaj lód stopił się dawno temu.
Kiedy jednak prehistoryczne pokrywy lodowe zaczęły topnieć około 11 700 lat temu, wszystko to uległo zmianie. Powierzchnia zaczęła odskakiwać, pozwalając na powrót większej ilości płaszcza. Spowodowało to, że grunty wcześniej obciążone, takie jak Glacier Bay Park na Alasce i Hudson Bay w Kanadzie, wzrosły. Najbardziej dramatyczne przykłady wyporu znajdują się w miejscach takich jak Rosja, Islandia i Skandynawia, gdzie istniały największe pokrywy lodowe. Na przykład w Szwecji naukowcy odkryli, że wschodzący ląd odciął od morza starożytne jezioro zwane Malaren, zamieniając je w jezioro słodkowodne.
Jednocześnie miejsca, które kiedyś były przednimi żaglami, toną teraz, ponieważ nie są już wypychane przez pobliskie pokrywy lodowe. Na przykład, gdy Szkocja się zbiera, Anglia tonie około siedem dziesiątych cala w Morzu Północnym każdego roku. Podobnie, gdy Kanada zbiera się około czterech cali w ciągu każdej dekady, wschodnie wybrzeże USA tonie w tempie około trzech dziesiątych cala rocznie - ponad połowę tempa wzrostu globalnego poziomu mórz. Badanie opublikowane w 2015 roku przewidywało, że Waszyngton spadnie o sześć lub więcej cali w następnym stuleciu z powodu zawalenia się przeszkody, co może narazić na niebezpieczeństwo zabytki i instalacje wojskowe.
Niektóre z najbardziej dramatycznych ulepszeń można znaleźć na Islandii. (Martin De Lusenet, Flickr CC BY) Najnowsze szacunki sugerują, że ziemia w południowo-wschodniej Alasce rośnie w tempie 1, 18 cala rocznie, czyli o wiele szybciej niż wcześniej przypuszczano. Mieszkańcy już odczuwają dramatyczne skutki tej zmiany. Pozytywne jest to, że niektóre rodziny mieszkające na wybrzeżu podwoiły lub potroiły swoją nieruchomość: gdy lodowce przybrzeżne wycofują się, a ląd pokryty lodem ulega izostatycznemu odbiciu, obszary nizinne powstają i tworzą „nową” ziemię, co może być nieoczekiwanym dobrodziejstwem dla rodziny mieszkające wzdłuż wybrzeża. Jedna z rodzin była w stanie zbudować 9-dołkowe pole golfowe na lądzie, który dopiero niedawno wyskoczył z morza, jak podał artykuł New York Times w 2009 roku. Naukowcy śledzili także siłę grawitacji na Russell Island na Alasce i odkryli, że jest to pole golfowe słabną każdego roku, gdy ziemia porusza się dalej od centrum Ziemi.
Uplift zwiększy ilość osadów skalistych na obszarach wcześniej pokrytych wodą. Na przykład naukowcy przewidują, że podniesienie spowoduje wyschnięcie ujść w alaskańskim mieście Hoonah, co zwiększy ilość czerwonych glonów w okolicy, co z kolei może uszkodzić delikatne ekosystemy. Ponadto niektórzy badacze obawiają się, że szybki wzrost na Alasce zmieni także ekosystem żywnościowy i źródło utrzymania rybaków łososia.
Jednocześnie w Glacier Bay otwiera się wiele nowych strumieni łososia, mówi Eran Hood, profesor nauk o środowisku na University of Alaska. „W miarę topnienia i zanikania lodowców pokrywa lądowa szybko się zmienia”, mówi. „Wiele nowych obszarów zostaje zalesionych. W miarę cofania się lodu łosoś się rekolonizuje. To nie jest ani dobre ani złe, po prostu inne. ”
Szybkość wypiętrzenia z powodu dostosowania izostatycznego lodowca na całym świecie; Najbardziej wzrośnie Antarktyda i Kanada. (Erik Ivins, JPL. [Domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons) Chociaż nie są tak widoczne, wszystkie zmiany spowodowane topnieniem lodowca i przesuwającym się płaszczem powodują również dramatyczne zmiany w rotacji Ziemi i substancji pod powierzchnią ziemi.
Gdy nasze gigantyczne lodowce stopiły się, kontynenty na północy szybko straciły na wadze, powodując szybką redystrybucję ciężaru. Ostatnie badania naukowców z NASA pokazują, że powoduje to zjawisko zwane „prawdziwą wędrówką polarną”, w którym krzywy rozkład ciężaru na Ziemi powoduje przechylenie planety wokół jej osi, aż znajdzie równowagę. Nasze bieguny północny i południowy zbliżają się do mas lądowych, które kurczą się najszybciej, gdy zmienia się środek obrotu Ziemi. Wcześniej Biegun Północny dryfował w kierunku Kanady; ale od 2000 r. dryfuje w kierunku Wielkiej Brytanii i Europy z prędkością około czterech cali rocznie. Naukowcy nie musieli jeszcze zmieniać rzeczywistego położenia geograficznego bieguna północnego, ale może się to zmienić w ciągu kilku dekad.
Redystrybucja masy spowalnia również obrót Ziemi. W 2015 r. Geofizyk z Harvardu, Jerry Mitrovica, opublikował badanie w Science Advances, które wykazało, że topnienie lodowców powodowało gromadzenie się masy oceanicznej wokół centrum Ziemi, spowalniając jej obrót. Przyrównał to zjawisko do wirującej łyżwiarki figurowej wyciągającej ręce, by zwolnić tempo.
Stopienie lodowcowe może także budzić uśpione trzęsienia ziemi i wulkany. Duże lodowce tłumiły trzęsienia ziemi, ale zgodnie z badaniem opublikowanym w 2008 r. W czasopiśmie Earth and Planetary Science Letters, gdy Ziemia się odbija, nacisk na płyty jest uwalniany i drżące wcześniej istniejące usterki mogą się ponownie aktywować. Na południowo-wschodniej Alasce, gdzie wypór jest najbardziej rozpowszechniony, płyta Pacyfiku wsuwa się pod płytę Ameryki Północnej, powodując duże obciążenie. Naukowcy twierdzą, że lodowce wcześniej stłumiły ten wysiłek, ale odbicie powoduje, że te płyty znów się ze sobą ścierają. „Ciężar lodowców powstrzymywał mniejsze trzęsienia ziemi przed uwolnieniem stresu tektonicznego”, mówi Erik Ivins, geofizyk z NASA Jet Propulsion Laboratory.
Topniejące lodowce mogą również ustąpić trzęsieniom ziemi na środku płyt. Jednym z przykładów tego zjawiska jest seria trzęsień ziemi w Nowym Madrycie, które wstrząsnęły Środkowo-Zachodnimi Stanami Zjednoczonymi w XIX wieku. Podczas gdy wiele trzęsień ziemi występuje na liniach uskoków, gdzie dwie oddzielne płyty ślizgają się jedna na drugiej, naukowcy spekulują, że trzęsienia ziemi w rejonie Nowego Madrytu miały miejsce w miejscu, w którym gorąca, stopiona skała pod skorupą ziemską kiedyś chciała się przebić, ale została stłumiona przez masywne pokrywy lodowe. Jednak teraz, gdy pokrywy lodowe stopiły się, płaszcz może znów wybuchnąć.
Naukowcy odkryli również związek między deglacjacją a odpływem magmy z Ziemi, chociaż nie są pewni, dlaczego jedno powoduje drugie. W ciągu ostatnich pięciu lat Islandia doświadczyła trzech dużych erupcji wulkanicznych, co jest niezwykłe w tym regionie. Niektóre badania sugerują, że ciężar lodowców tłumił aktywność wulkaniczną, a niedawne topienie jest 20-30 razy bardziej prawdopodobne, aby wywołać erupcje wulkaniczne w miejscach takich jak Islandia i Grenlandia.
Wędrujące bieguny: do niedawna oś Ziemi powoli zmierzała w kierunku Kanady, jak pokazano na tej grafice; teraz topniejący lód i inne czynniki przesuwają oś Ziemi w kierunku Europy. (NASA / JPL-Caltech) Wiele tajemnic dotyczących starożytnych lodowców wciąż pozostaje nierozwiązanych. Richard Snay, główny autor najnowszego badania w czasopiśmie Journal of Geophysical Research, wciąż stara się stworzyć dokładny model lodowcowej korekty izostatycznej. „Od początku lat 90. istniało takie oprogramowanie do pomiarów długości i szerokości geograficznej, ale pomiary pionowe zawsze były trudne”, mówi Snay. On i koledzy opracowali nowe równania do pomiaru korekty izostatycznej na podstawie złożonego zestawu modeli opublikowanego po raz pierwszy przez Dicka Peltiera, profesora na Uniwersytecie w Toronto. Modele Peltiera uwzględniają nie tylko lepkość płaszcza, ale także przeszłe poziomy mórz, dane z satelitów krążących obecnie wokół Ziemi, a nawet starożytne zapisy przetłumaczone z tekstów babilońskich i chińskich. „Próbujemy spojrzeć na historię zlodowacenia jako funkcję czasu i elastyczności głębokiej ziemi”, mówi Peltier. „Teoria jest wciąż doskonalona. Jednym z głównych wyzwań tej pracy jest opisanie skutków, jakie występują dzisiaj w systemie ziemskim, które występują w wyniku ostatniej epoki lodowcowej tysiące lat temu. ”
Dodając do wszystkich niewiadomych, naukowcy również nie wiedzą dokładnie, jak na ten proces prehistoryczny wpłyną obecne wzorce globalnego ocieplenia, które przyspiesza topnienie lodowców w niespotykanym tempie. Według Hooda na Alasce globalne ocieplenie oznacza mniej śniegu w zimie.
„Jest tu znacznie szybsze tempo utraty lodu w porównaniu z wieloma regionami świata”, mówi. „Ludzki odcisk palca globalnego ocieplenia tylko pogarsza problemy i zwiększa tempo dostosowania izostatycznego lodowca”.
I chociaż efekty mogą się różnić w zależności od miasta - lokalne poziomy mórz mogą rosnąć lub spadać - jasne jest, że efekty są dramatyczne, niezależnie od tego, gdzie się znajdują. Chociaż wiele lodowców już dawno minęło, jasne jest, że ciężar ich obecności wciąż utrzymuje się na Ziemi i na naszym życiu.
