Pokrywa lodowa Grenlandii obejmuje 1,7 miliona kilometrów kwadratowych (660 200 mil kwadratowych) w Arktyce. Jeśli stopi się całkowicie, globalny poziom mórz podniesie się o około 7 metrów (23 stopy), ale naukowcy nie są pewni, jak szybko pokrywa lodowa mogłaby się stopić. Modelowanie punktów krytycznych, które są krytycznymi progami, w których zachowanie systemu zmienia się nieodwracalnie, pomaga naukowcom dowiedzieć się, kiedy może nastąpić stopienie.
Opierając się częściowo na emisjach dwutlenku węgla, nowe badanie wykorzystujące symulacje zidentyfikowało dwa punkty krytyczne dla pokrywy lodowej Grenlandii: uwolnienie 1000 gigaton węgla do atmosfery spowoduje stopienie południowej części pokrywy lodowej; około 2500 gigaton węgla oznacza trwałą utratę prawie całej pokrywy lodowej.
Po wyemitowaniu około 500 gigaton węgla jesteśmy mniej więcej w połowie drogi do pierwszego punktu krytycznego.
„Pierwszy punkt krytyczny znajduje się niedaleko dzisiejszych warunków klimatycznych, więc grozi nam przekroczenie go” – powiedział Dennis Höning, klimatolog z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu, który kierował badaniem. „Kiedy zaczniemy się ślizgać, spadniemy z tego urwiska i nie będziemy mogli wspiąć się z powrotem”.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie AGU Geophysical Research Letters, które publikuje krótkie, znaczące badania obejmujące Ziemię i nauki o kosmosie.
Pokrywa lodowa Grenlandii już topnieje; w latach 2003-2016 każdego roku tracił około 255 gigaton (miliardów ton) lodu. Znaczna część dotychczasowego topnienia znajdowała się w południowej części pokrywy lodowej. Temperatura powietrza i wody, prądy oceaniczne, opady i inne czynniki decydują o tym, jak szybko pokrywa lodowa topi się i gdzie traci lód.
Złożoność tego, jak te czynniki wpływają na siebie nawzajem, wraz z długimi skalami czasowymi, które naukowcy muszą wziąć pod uwagę przy topnieniu pokrywy lodowej tej wielkości, utrudniają przewidywanie, w jaki sposób pokrywa lodowa zareaguje na różne scenariusze klimatyczne i emisji dwutlenku węgla.
Poprzednie badania wykazały, że globalne ocieplenie od 1 do 3 stopni Celsjusza (1,8 do 5,4 stopnia Fahrenheita) jest progiem, powyżej którego pokrywa lodowa Grenlandii stopi się nieodwracalnie.
Aby bardziej kompleksowo modelować, w jaki sposób reakcja pokrywy lodowej na klimat może ewoluować w czasie, nowe badanie Höninga po raz pierwszy wykorzystało złożony model całego systemu ziemskiego, który obejmuje wszystkie kluczowe procesy sprzężenia zwrotnego klimatu, w połączeniu z modelem zachowania pokrywy lodowej . Najpierw wykorzystali symulacje ze stałymi temperaturami, aby znaleźć stany równowagi pokrywy lodowej lub punkty, w których utrata lodu była równa przyrostowi lodu. Następnie przeprowadzili zestaw symulacji trwających 20 000 lat z emisją węgla w zakresie od 0 do 4000 gigaton węgla.
Na podstawie tych symulacji naukowcy wyprowadzili punkt krytyczny 1000 gigaton węgla dla topnienia południowej części pokrywy lodowej i jeszcze bardziej niebezpieczny punkt krytyczny 2500 gigaton węgla dla zniknięcia prawie całej pokrywy lodowej.
W miarę topnienia pokrywy lodowej jej powierzchnia będzie znajdować się na coraz niższych wysokościach, narażona na działanie cieplejszych temperatur powietrza. Cieplejsze temperatury powietrza przyspieszają topnienie, powodując dalsze opadanie i ocieplenie. Globalne temperatury powietrza muszą pozostać podwyższone przez setki lat lub nawet dłużej, aby ta pętla sprzężenia zwrotnego stała się skuteczna; szybki skok o 2 stopnie Celsjusza (3,6 stopnia Fahrenheita) nie wywołałby tego, powiedział Höning. Ale gdy lód przekroczy próg, nieuchronnie będzie się topił. Nawet gdyby poziom dwutlenku węgla w atmosferze został zredukowany do poziomu sprzed epoki przemysłowej, nie wystarczyłoby to do znacznego odtworzenia pokrywy lodowej.
„Nie możemy dłużej utrzymywać emisji dwutlenku węgla w tym samym tempie bez ryzyka przekroczenia punktów krytycznych” – powiedział Höning. „Większość topnienia pokrywy lodowej nie nastąpi w następnej dekadzie, ale nie minie dużo czasu, zanim nie będziemy już w stanie temu przeciwdziałać”.