Jégolvadás és vízszint
(Rovat: Környezetünk védelme, Időjárás és előrejelzése - 2020.12.09 07:15.)

A címben szereplő jelenségek nemcsak közvetlen altimetriai méréssel vizsgálhatók, hanem a nagyléptékű változások műholdas gravimetriai módszerrel is követhetők.

A közelmúltban állították pályára a Copernicus program első Sentinel–6 műholdját, amelynek fő feladata a tengerek vízszintjének mérése, a változások követése. A tengerek vízszintjét azonban nem csak a Sentinel–6-on használt altiméteres módszerrel lehet követni. A további műholdas megfigyelések egyike a gravimetriai mérés, amelyet a NASA Earth Observatory cikke alapján mutatunk be.

A szárazföldeket borító jégtakaró hatalmas mennyiségű vizet tárol, az USA Nemzeti Jég és Hó Adatközpontjának (National Snow & Ice Data Center, NSIDC) mérései szerint a földi édesvízkészlet 69%-a jég formájában van jelen. Amikor azonban a jég megolvad, a tengerek vízmennyiségét gyarapítja.

A szárazföldek tömege 2020 augusztusában a 2004–2009 évek egész évi átlagaihoz viszonyítva a GRACE és GRACE-FO műholdpárosok gravimetriai mérései alapján. A vörös és narancsszínű területeken a szárazföld tömege csökkent, elsősorban a víz (a havat és jeget is beleértve) tömegének csökkenése miatt, míg a kék területeken a tömeg nőtt. A legjelentősebb változások a Nyugat-Antarktiszon és Grönlandon, illetve Alaszka délkeleti területein figyelhetők meg. (Kép: NASA Earth Observatory, Lauren Dauphin)

A tengerek vízszintje több mint egy évszázada folyamatosan emelkedik (ami emberi léptékkel jelentős időtartam, földtörténeti léptékkel azonban kevésbé – B.E.), ami hatással van a tengerparti területek elöntésére és a part eróziójára, a sós víz pedig benyomul a szárazföldi édesvízkészletekbe. A vízszint emelkedésének több oka van, de ezek közül legjelentősebb a jégmezők és a gleccserek olvadása. Az ennek következtében fellépő vízszintemelkedés műholdakról is mérhető, de ahol erre lehetőség van, helyszíni mérések is végezhetők, bár utóbbiakat inkább csak a műholdas mérések kalibrálására használják. Kutatások szerint a helyszíni mérések általában túlbecsülik a jég olvadásának mértékét.

A GRACE és GRACE-FO küldetések két-két, azonos felépítésű műholdból állnak, amelyek 220 km magas pályáikon, kötelékben repülve naponta 15-ször kerülik meg a Földet. A mérés lényege, hogy a két, egymást követő műhold távolsága az alattuk elhelyezkedő tömegek hatására kissé megváltozik, így ezt a távolságot folyamatosan nagyon pontosan mérve következtetni lehet a tömegek eloszlására a Föld felszínén. (Kép: NASA Earth Observatory, Lauren Dauphin)

Az elmúlt két évtizedben vált lehetővé a jég mennyiségének közvetlen mérése műholdak segítségével, az úgynevezett gravimetriai módszerrel. Ezt a módszert alkalmazta 2002–2017 között a NASA és a Német Űrügynökség (DLR) GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) műholdpárosa, majd 2018-tól a küldetés folytatása a GRACE-FO (Follow On) műholdakkal. Az ikerműholdak a Föld gravitációs terének apró ingadozásait mutatják ki, a változások felderítésével követhető a tömegek átrendeződése. Ilyeneket okozhat például a talajvíz mennyiségének változása, illetve a jégtakaró és a gleccserek olvadása. A mérés elve és a mérések egy összesített eredménye az ábrákon látható.

A mérés elve szemléltethető, ha feltételezzük, hogy a műholdak a szabályos (gömbszimmetrikus) gravitációs térhez képest meglévő anomália fölött repülnek el, ilyen lehet például az óceánból kiemelkedő, nagy tömegű hegy. A sziget felé közeledő műholdak közül a sziget az elöl haladót (kisebb távolsága miatt) erősebben vonzza, ezért a két műhold kissé eltávolodik egymástól. Miután az elöl haladó műhold elhagyta a szigetet, ezt a többlet tömeg visszafelé húzza, a követő műholdat viszont továbbra is előrefelé. Miután mindkét műhold elhagyta a szigetet, a hátsót (kisebb távolsága miatt) erősebben húzza hátrafelé a sziget, mint elöl haladó párját. A két műhold mindenkori távolságát 1 mikrométer pontossággal mérik, a detektált változások alapján a gravitációs tér feltérképezhető. (Kép: NASA Earth Observatory, Lauren Dauphin)

A kutatók ma már rendszeresen a GRACE műholdak mérései alapján állapítják meg, milyen változások történnek a jégtakaróban, elsősorban Grönlandon és az Antarktiszon. Számításaik szerint 1000 gigatonna (Gt) szárazföldi jég megolvadása vagy jéghegyek formájában a tengerbe kerülése 2,8 milliméterrel emeli meg a globális tengerszintet. A térképes animációna Grönlandot borító jégtakaró változása követhető, ami a 2002–2016 évek átlagában a jég mennyiségének évi 280 Gt csökkenését jelenti. Az újabb (GRACE-FO) mérések megerősítik, hogy a tendencia folytatódik, 2019 szokatlanul meleg nyarán 600 gigatonnával csökkent a szigetet borító jég mennyisége, ami több mint kétszerese a 2002–2019 közötti átlagos évenkénti csökkenésnek.

A Grönlandot borító jégtakaró csökkenése 2002–2016 között a GRACE műholdak mérései alapján. A görbén az évszakos ingadozás követhető, a térképen pedig az látható, mely területeken fogyott legerősebben a jég. Megállapítható, hogy a jég mennyisége évente átlagosan 280 gigatonnával csökkent, ami a tengerszint körülbelül 0,8 mm/év tempójú emelkedését okozza, vagyis a vizsgált időszakban összesen mintegy 11,2 mm-rel nőtt a vízszint, egyedül a grönlandi jég fogyásának következtében. (Kép a teljes animációból: NASA Earth Observatory, Lauren Dauphin)

Nemcsak Grönlandon fogy a jég, hanem az Antarktiszon is. Mérések szerint 2002–2017 között Grönland és az Antarktisz együttes jégvesztése évente körülbelül 1,2 milliméterrel növelte a tengerszintet, ami nagyjából harmada a vízszint teljes éves növekedésének. A GRACE adatainak elemzése alapján a kutatók azt is megállapították, hogy világ többi részén a hegyeken található gleccserek jégmennyisége 2002–2016 között évente 200 gigatonnával csökkent, ami további 8 milliméterrel járul hozzá a vízszint évenkénti emelkedéséhez. Különösen jelentős a jég fogyása Alaszkában, míg Kanada és az Egyesült Államok nyugati részén 2012-ig viszonylag csekély mértékű csökkenést tapasztaltak, amit azonban erőteljesebb jégvesztéssel jellemezhető időszak követett.

A jég mennyiségének csökkenése a világ különböző területein a GRACE és GRACE-FO műholdak mérései alapján. (Kép: NASA Earth Observatory, Lauren Dauphin)

A GRACE adatait elemezve nemcsak a jég mennyiségének változását vizsgálják, hanem következő lépésként a szárazföldek alakjának változását is a ránehezedő jég súlyának csökkenése miatt.