Případ váhavého ledovce

V globálním klimatickém systému náleží klíčová role Grónskému a Antarktickému ledovci. Je v nich uloženo tolik vody, že by tání těchto ledovců mohlo během několika staletí či tisíciletí radikálně proměnit úroveň mořské hladiny a nově definovat tvar kontinentů (viz Vesmír 80, 494, 2001/9). Kromě toho tyto ledovce mohou náhle, v měřítku několika let, uvolnit velké množství studené a sladké vody, a tím ovlivnit chod oceánického výměníku (viz Vesmír 74, 257, 1995/5) – systému mořských proudů, které ve světovém oceánu rozvádějí teplo a živiny.

Jak rychle promrzne led?

V posledních několika letech se pozornost přenáší zejména na Západoantarktický ledový štít. Je pro to několik velmi dobrých důvodů a všechny se protínají v jednom bodě – v nestabilitě. Spodní plocha ledovce leží v mělkém moři již pod mořskou hladinou. Směrem k centru ledovce se hloubka dna dokonce zvyšuje. To je velmi nepříjemná okolnost, protože pod ledovec může pronikat mořská voda, zespodu jej roztápět a odtrhávat od okolních ledových mas. Mořské ledovce mohou být větry transportovány do teplejších oblastí, kde budou tát a zvyšovat úroveň mořské hladiny. To přispěje k další destrukci ledového štítu – jednak budou mít teplé vody snazší přístup k bazální části ledovce, jednak ledovce budou mít tendenci plavat, a proto se budou zvedat ode dna. Je to velmi logický model, známý jako „rozpad Západoantarktického štítu“, ale takto jednoduše katastrofa nefunguje. Důkazem je především stáří ledového štítu, který dokázal přežít nejméně tři poslední meziledové doby. A přitom eem, tedy poslední interglaciál, byl asi o 2 či 2,5 °C teplejší, než je holocén. Pokud by se ale štít skutečně rozpadl, stoupla by hladina světového oceánu o 5–6 metrů. Jaký by to mělo dopad na New York, Rotterdam či Benátky, to si každý dovede představit. Gondoliéři by najednou našli uplatnění na podstatně větší ploše města a turisté by místo do Modré jeskyně vplouvali do chrámu svatého Marka. Wall street by se mohla stát rájem osamělých rybářů. V Rakousku by se po dlouhých bojích s tradicionalisty etablovala jako druhý úřední jazyk holandština.

Důvodů pro studium ledovcových štítů je tedy dost. Jedna z hlavních veličin v případu Západoantarktického ledovce se jmenuje „linie ukotvení“. Je to linie v mělkém, šelfovém moři, kdy ledové masy ztrácejí kontakt s podložím a začínají plavat; hranice, kde se náhle mění stabilita ledových mas. V Rossově moři ležela linie ukotvení ve vrcholném glaciálu o 1300 km dál (v moři), což odpovídá průměrnému ústupu o 120 metrů za rok. Při běžné mechanické extrapolaci si rychle spočítáme, že za 4000 let přestane Západoantarktický štít existovat. Je to však stejný typ výpočtu, jaký nám říká, že např. hmotnost potkanů při současné úrovni jejich rozmnožování dosáhne za 128 let hmotnosti planety nebo že když v Německu v roce 2030 bude žít polovina populace starší než 65 let, zbude v roce 2080 jen 14 Němců. Příroda prostě nefunguje lineárně, protože je to síť vztahů, z nichž některé se začínají uplatňovat až po překročení nějaké meze. Původně bylo předpovězeno, že by se štít mohl rozpadnout již během několika příštích staletí, ale pokud by to trvalo tisíciletí, tak by mořská hladina stoupala jen o 10–15 cm za století.

Tok, nebo teplota?

Když hovořím s filozofy, sociology, a zejména s teoretiky umění, mívám pocit, že zneužívají slova, beztrestně používají velké pojmy jako poznání, světová duše, krása, archetypy, což vede k snížení citlivosti publika vůči skutečně závažným entitám. Mnoho chutí kazí jazyk. Jak v případě klimatických změn obecně, tak v otázce Západoantarktického ledovce se ale tímto způsobem chovají „lidé od vědy“. Na základě několika měření, získaných často heroickým způsobem za nelidských podmínek (jeden polární badatel mi vyprávěl, jak vyšel z terénního vozu bez rukavic a spadl do trhliny 6 m hluboké, odkud z posledních sil vylezl ve chvíli, kdy už začínal omrzat), jsou ve svých modelech schopni pohybovat mořskou hladinou a měnit obrysy kontinentů. Je vždy nutné ptát se: na základě jakých měření, na jaké ploše a za jaký časový úsek odvozujete své modely?

První soustavnější měření získávaná během několika posledních desetiletí se týkají rychlosti proudění ledových mas. Ta se (zjednodušeně řečeno) získá tak, že do ledu zapíchnete hůl, a pak měříte, jak ji led unáší. Pro reprezentativní zhodnocení celkové bilance však potřebujeme dvě veličiny – nadmořskou výšku ledovce (abychom věděli, zda ledovec roste, nebo ubývá) a rychlost jeho proudění. Závislost je jednoduchá, pokud ledovec teče rychleji, jeho mocnost se snižuje, aniž by to znamenalo, že se zvýšila teplota, a tím vzrostlo tání. Jinými slovy: rozměr ledovce je funkcí jeho reologie (tedy toku), nikoliv jenom funkcí teploty či každoročního sněhového přírůstku. Objem ledovce je však v přímém vztahu ku kolísání mořské hladiny.

Poslední měření velikosti Západoantarktického ledového štítu, prováděná speciálními interferometrickými radary (se syntetickou aperturou), vedla k přehodnocení velikosti a rychlosti proudění hlavních ledových proudů, které tečou směrem na Rossův šelf (tradičně se označují velkými písmeny A–F). Nejprve byla určena „povodí″ jednotlivých proudů, dále rychlost jejich proudění a průtok v místě linie ukotvení. Ledová bilance je dána rozdílem mezi vstupem (tj. sněhovou akumulací, od níž odečteme sublimaci a tání) a výstupem (prouděním ledu). Sublimace a tání představují zhruba 25 % sněhových srážek. Proudění ledu je zároveň doprovázeno odvodňováním tavnými vodami na bázi ledovce. To je neznámá veličina o uvažované hodnotě asi o řád menší, než je proudění ledu. Nevím, nakolik je tento odhad reprezentativní, protože kromě českých jeskyňářů, kteří již léta sledují vývoj a vznik podzemních (podledových) jeskynních systémů a aktivních toků na Špicberkách, se do nestabilního nitra ledovců odvážil jen málokdo.

Na rozdíl od dřívějších výsledků se zdá, že celková hmotová bilance Západoantarktického štítu je pozitivní a dosahuje hodnot 26,8 ± 14,9 Gt (gigatun) za rok (pro srovnání: řeka Missouri má roční odtok asi 72 Gt). Radarová měření ukazují, že v „povodích“ se celková výška ledovce nijak výrazně nezvyšuje ani nesnižuje. Některé části ledovce sice významně rostou, ale jsou tam „povodí“, která odtékají pomalu třeba z toho důvodu, že jsou při výtoku blokována reliéfem podloží ledovce.

Nepřehlédněte prosím důležitý závěr, že na velikost ledového štítu má zásadní vliv rychlost proudění a vcelku malý vliv změna teploty. Jestliže se tedy chceme zeptat, jak globální oteplování ovlivňuje velikost antarktického ledeovce, musíme nejprve vědět, jaká je jeho vnitřní dynamika.

Může se ledovec chovat jako ekonomická reforma?

Nejdůležitějším ledovým výtokem jsou proudy B1 a B2, které vytváří proud B, známý rovněž jako Whillansův ledový proud. V současné době je tento proud v rovnováze mezi srážkovými vstupy a ledovým odtokem. V letech 1974–1997 se nalézal ve výrazné nerovnováze, kdy jeho rychlost byla asi o čtvrtinu menší než dnes. Ledovcová „povodí“ nejsou stabilní, protože nejsou dána pevnými rozvodími na hřebenech hor, jako je tomu u říční sítě. Ledovec je zkrátka obrovská kupa ledu, který se roztéká na všechny strany, tak jak mu to morfologie umožňuje. Někde to činí rychleji, strhává okolní led, a tím vytváří proudy oddělené poměrně tuhými ledovými masami. Na Západoantarktickém štítu se zpomalil odtok proudu C. V této části ledovec narostl a stal se náchylnějším k toku. Proud B pak v aktu jakéhosi ledovcového pirátství strhl část bývalého toku C, a tím své „povodí“ rozšířil. Mezi velikostí (výškou) ledovce a rychlostí jednotlivých toků tedy existuje systém zpětných vazeb, a proto je další odhad situace složitý. Led je zároveň dobrým izolátorem, jak dobře ví ta část čtenářů Vesmíru, která žije v iglú (zřejmě jde o nevýznamnou skupinu, na kterou není nutné brát větší ohledy). V iglú je teplo, čtenáři doma chodí v teplákách, v klidu a pohodě kritizují Zrzavého články, led je izoluje od mrazu a zvědavých tučňáků tam venku. Led uvnitř téměř netaje, protože nízká teplotní vodivost brání zhroucení ledové stěny.

Podobný model platí i pro samotný ledovec, který se pohybuje mezi teplem z nitra planety a mrazem z venkovní atmosféry. Přestože je přenos tepla velmi pomalý, tak pokud se mocnost ledovce sníží, mráz zvenku proniká do hlubších částí ledovce a zatlačuje zemské teplo do větších hloubek. To znamená, že ztenčení ledovce vede v důsledku teplotní setrvačnosti k jeho dalšímu růstu. Teplotní setrvačnost je asi hlavní příčinou toho, že se ledovec chová jako ekonomická reforma. Občas odhodlaně vyrazí vpřed, pak se něčeho zalekne, začne couvat, nabere nejisté síly, vytuneluje nejbližší stagnující ledové proudy a klopýtavě pokračuje ve své cestě za linii ukotvení.

Všimněte si, že jsme si zatím vystačili bez globálního oteplování, a přesto jsme uvažovali o poměrně dalekosáhlých změnách klimatického systému. Můžeme jít ještě dál. Pokud se zmenší průtok Západoantarktického štítu, bude silně oslaben Rossův ledový šelf, tedy volně plovoucí, nestabilní ledová kra o ploše 400 000 km². Ještě před tím budou pravděpodobně menší ledové šelfy redukovány. Bílá, odrazivá plocha se na půl milionu čtverečních kilometrů změní na tmavou mořskou hladinu s velmi odlišnou kumulací sluneční energie. A nejen to, antarktické vody uvolněné z ledu se mohou stát hlavním zdrojem hlubokých oceánských vod (zatím v nich převládají arktické hlubinné vody). Uvolnění Rossova šelfu od ledu tak může nastartovat novou epochu funkce hlubinného oceánického výměníku, což je vlastně ústřední topení planety. Následky sice mohou být nedozírné, ale to je špatný závěr článku, protože straší na třetí či čtvrté hypotetické úrovni. Pravděpodobnější je scénář známý i z české ekonomické cesty – nějaké vzájemné kompenzace mezi ledovými proudy, oceánem a atmosférou, jež povedou k určité celkové kvazistabilitě a lokálním kolapsům.

Chci zdůraznit dvě věci. Jedna je vědecká, evidentní a opakuji ji již po několikáté – redukovat úvahy o klimatické budoucnosti na globální oteplování je příliš zjednodušující a nespravedlivé k přehlíženým částem globálního systému, jako jsou třeba mikrobiální látkové toky. Druhá věc je hrubě nevědecká a zpočátku byla myšlena jako (špatný) žert – srovnání české ekonomiky a toku ledu v proudu B Západoantarktického ledového štítu. Chování obou systémů (tj. existence určitých pravidel, ale obtížná predikce, pirátství, lokální zhroucení, tunelování, střídání recesí a oživení, setrvačnost s kořeny v minulosti apod.) vzbuzuje podezření, že tyto systémy opravdu nemusejí být tak odlišné, jak na první pohled vypadají. Anebo bude jednou možné popsat chování lidských systémů na základě takových přírodních disciplín, jako jsou klimatologie či reologie? Není tu za tou zatracovanou sociobiologií (která vnesla „zvířecí“ metodiku do lidské společnosti) ještě nějaká další věda? Anebo úplně jinak: není problémem ekonomické reformy to, že se chová jako přírodní, a nikoliv kulturní systém?