Czy zmiany klimatu sprawią, że Arktyka stanie się zielona?
Arktyka ociepla się szybciej niż jakiekolwiek inne miejsce na Ziemi. Lód i śnieg topnieją, a arktyczny lód morski kurczy się. Zmiany te mają istotne implikacje dla całego ekosystemu morskiego Arktyki.
Arktyka ociepla się cztery razy szybciej niż jakiekolwiek inne miejsce na Ziemi, co prowadzi do dramatycznych zmian na lądzie, w oceanie i atmosferze. Już teraz Ocean Arktyczny doświadczył ogromnych zmian. Lód morski, który niegdyś pokrywał rozległe obszary oceanu przez cały rok, ma obecnie charakter sezonowy – topnieje i znika z dużych obszarów w miesiącach letnich. Lód, który pozostał, staje się cieńszy, a głębokość pokrywy śnieżnej spada.
Satelita naukowo-badawczy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) CryoSat-2 jest kluczowym narzędziem do śledzenia topniejącego lodu Arktyki. Po 14 latach spędzonych w kosmosie pozyskał jeden z najdłuższych nieprzerwanych zapisów grubości lodu polarnego. Naukowcy biorący udział w badaniach w kwietniu 2024 roku opublikowali w czasopiśmie „Geophysical Research Letters” wyniki swoich wieloletnich analiz, w tym pomiarów przenikania światła przez arktyczny lód morski.
Światło jest jednym z kluczowych czynników wpływających na produkcję pierwotną w oceanie, działa jako czynnik wyzwalający zakwity glonów i fitoplanktonu na lodzie morskim. W miarę jak arktyczny lód morski i pokrywa śnieżna topnieją, więcej światła przenika do lodu i górnych warstw oceanu, zmieniając fenologię wzrostu glonów na dnie lodu morskiego, co ma kaskadowy wpływ na wyższe poziomy troficzne arktycznego ekosystemu morskiego. Obserwacje satelitarne CryoSat-2 kluczowych zmiennych lodu morskiego, które kontrolują ilość światła przenikającego przez lód morski, oferują możliwość mapowania pola światła pod lodem w całym basenie arktycznym. Dzięki uruchomieniu CryoSat-2 naukowcy uzyskali pierwsze satelitarne szacunki potencjalnych dat początku zakwitu glonów związanych z lodem morskim i badają, w jaki sposób zmieniająca się pokrywa śnieżna mogła przesunąć czas początku zakwitu w ciągu ostatnich czterech dekad.
Zmiany w sezonowości oświetlenia pod lodem wpływają również na pionową migrację zooplanktonu, aktywnej biologicznej pompy węglowej, która odpowiada za 85–132% tonącego węgla organicznego.
Mapowanie z kosmosu było wyzwaniem, gdyż w przeciwieństwie do otwartego oceanu, nie można zobaczyć glonów w lodzie morskim z kosmosu. To, co można zrobić, to oszacować dostępność światła, gdyż światło, wykorzystywane przez algi lodowe do produkcji związków organicznych w procesie fotosyntezy, jest głównym czynnikiem napędzającym produkcję morską. Naukowcy wykorzystali nie tylko dane z CryoSat-2, ale również z innych satelitów – Copernicus Sentinel-3 i NASA ICESat-2. Dzięki temu oszacowali grubość arktycznego lodu morskiego w ciągu 14 lat pracy CryoSat-2. Aby dowiedzieć się, ile światła przenika przez lód i śnieg badacze zastosowali algorytmy, które porównywały historyczne pokrywy śnieżne i lodowe oraz modelowały, gdzie i kiedy glony mogą zacząć kwitnąć. Dane z lat 2011–2022 wykazały, że bardziej wysunięte na południe regiony Arktyki doświadczą wcześniejszych zakwitów glonów. Dużym czynnikiem okazał się śnieg. Model pokazał, że szczególnie śnieżny rok 2017 spowodował głębszą pokrywę śnieżną, zapobiegając kwitnieniu dużych obszarów z powodu niewystarczającej ilości światła. Okazało się także, że od lat 80. XX wieku głębokość pokrywy śnieżnej stopniowo zmniejsza się na większości obszaru Arktyki. Po modelowaniu zmian głębokości śniegu od 1982 do 2018 roku i połączeniu tego z szacunkami światła przenikającego przez lód, wyłonił się jasny obraz – zakwity glonów rozpoczynają się nawet 15 dni wcześniej na dekadę w regionach południowych.
Kurczenie się pokrywy śnieżnej i lodu morskiego ma również istotne implikacje dla czasu zakończenia zakwitu glonów lodowych – to wymaga dalszych obserwacji i badań. Zrozumienie procesów fotosyntetycznych zachodzących w Arktyce pomoże zrozumieć, co dzieje się z życiem w Oceanie Arktycznym w wyniku zmian klimatu. Ponieważ śnieg jest tak ważnym czynnikiem w określaniu ilości światła słonecznego przenikającego przez lód, współpraca między CryoSat i ICESat-2 w ramach misji Cryo2ice pomoże w dalszych badaniach. Oba satelity ustawią się niemal jednocześnie nad Arktyką zimą 2024 roku, a połączone pomiary dadzą nam najlepsze jak dotąd oszacowanie pokrywy śnieżnej na powierzchni lodu.
Opracowano na podstawie:
Will climate change turn the Arctic green?
Mapping Potential Timing of Ice Algal Blooms From Satellite
