Nový 3D model ukázal, ako „rieky na oblohe“ prinášajú sneh hlboko do Antarktídy

Atmosférické rieky môžu mať pre antarktický sneh väčší význam, než sa doteraz predpokladalo. Nová 3D metóda ich detekcie ukázala, že tieto úzke pásy teplého a vlhkého vzduchu prinášajú do vnútrozemia kontinentu podstatnú časť zrážok a v niektorých oblastiach môžu stáť za 30 až 90 % celkového sneženia.

Rivers in the Antarctic Sky, Captured in 3D.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/rivers-in-the-antarctic-sky-captured-in-3d

Atmosférické rieky fungujú ako „rieky na oblohe“: presúvajú veľké množstvo vlhkosti z nižších do vyšších zemepisných šírok. Keď narazia na studený vzduch alebo horský terén, vlhkosť skondenzuje a spadne ako dážď alebo sneh. V Antarktíde to môže byť dôležité, pretože veľká časť kontinentu je veľmi suchá a takéto epizódy môžu dopĺňať povrchovú hmotu ľadu.

Práve odhaliť tieto javy nad Antarktídou však nie je jednoduché. Kontinent má zložitý reliéf a veľmi špecifické podmienky, preto staršie postupy nemuseli zachytiť celý rozsah aktivity atmosférických riek. Doterajšie odhady naznačovali, že sa podieľajú asi na 30 % ročných zrážok v Antarktíde, no podľa autorov novej práce to mohol byť neúplný obraz.

Tím vedený Takahashim preto pripravil nový 3D algoritmus, ktorý lepšie zohľadňuje vertikálnu štruktúru atmosférických riek. Staršie prístupy boli prevažne dvojrozmerné, takže nedokázali presne opísať, ako sa tieto prúdy vlhkosti menia vo výške. To je v prostredí Antarktídy podstatné, lebo práve kombinácia výškového členenia atmosféry a členitého terénu ovplyvňuje, kde a koľko snehu napadne.

Výskumníci metódu overili na dvoch súboroch údajov. Prvým boli denné úhrny sneženia namerané počas 44. japonskej antarktickej výpravy JARE44 na stanici Dome Fuji medzi februárom 2003 a januárom 2004. Druhým bol súbor ERA5 od European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ktorý zachytáva denné počasie a podmienky nad Antarktídou v rokoch 1979 až 2023.

Pri údajoch z výpravy JARE44 nový algoritmus odhalil 16 významných snehových udalostí, ktoré staršia 2D metóda vôbec nezachytila. Trojrozmerný prístup identifikoval 17 dní s aktivitou atmosférických riek; tie sa zhodovali s 10 epizódami silného sneženia a predstavovali približne 40 % celkových zrážok.

Širší pohľad priniesli dáta ERA5. V rokoch 1979 až 2023 sa atmosférické rieky vo vnútrozemí Antarktídy objavovali asi v 10 % času, no pritom sa podieľali na 30 až 60 % všetkých zrážok. Nová 3D metóda zároveň naznačuje, že ich príspevok k celkovému sneženiu môže byť podľa regiónu vyšší, než sa myslelo doteraz — od 30 do 90 %.

To mení aj praktické chápanie antarktickej snehovej bilancie. Ak relatívne zriedkavé epizódy dodávajú takú veľkú časť snehu, potom zmeny v ich frekvencii alebo trase môžu výrazne ovplyvniť, koľko hmoty ľadový povrch získa. Autori zároveň naznačujú, že dlhodobé zmeny sneženia v Antarktíde úzko súvisia so zmenami aktivity atmosférických riek.

Zvlášť výrazne sa tento vzťah ukázal vo východnej Antarktíde. Práve tam predchádzajúce práce ešte jasne nepreukázali spojenie medzi nárastom sneženia a atmosférickými riekami. Nový prístup teda neukazuje len technické zlepšenie v detekcii, ale aj presnejší obraz toho, čo riadi zrážky nad jedným z najsuchších kontinentov sveta.

Čo sú atmosférické rieky

Atmosférická rieka je úzky koridor v atmosfére, ktorým sa presúva veľké množstvo vodnej pary. Hoci sa označenie môže zdať obrazné, dobre vystihuje podstatu javu: nejde o súvislú oblačnosť nad celým územím, ale o koncentrovaný tok vlhkosti. Keď sa takýto prúd dostane nad chladné prostredie alebo na prekážku v teréne, vlhkosť sa mení na zrážky.

Snímka zobrazuje: Rivers in the Antarctic Sky, Captured in 3D.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/rivers-in-the-antarctic-sky-captured-in-3d

V prípade Antarktídy to znamená najmä sneh. Všeobecne platí, že takéto epizódy môžu byť krátke, ale zrážkovo veľmi výdatné. Aj preto môže pomerne malý počet udalostí vytvoriť veľký podiel ročného úhrnu snehu.

Prečo je Antarktída pre merania taká náročná

Antarktída sa často spája s ľadom a snehom, no veľká časť jej vnútrozemia je veľmi suchá. To komplikuje sledovanie procesov, ktoré prinášajú vlhkosť. Zároveň ide o kontinent s výraznými rozdielmi v nadmorskej výške a zložitým terénom, čo sťažuje aj samotné modelovanie počasia.

Snímka zobrazuje: Over a dark blue-green square appear the words Special Report: The State of the Science 1 Year On.

Zdroj: https://eos.org/research-spotlights/rivers-in-the-antarctic-sky-captured-in-3d

V takomto prostredí môže dvojrozmerný pohľad nestačiť. Ak metóda nezachytí, ako sa vlhkosť rozkladá vo výške, môže prehliadnuť epizódy, ktoré sú pre skutočné sneženie rozhodujúce. Práve preto môže mať 3D prístup v polárnych oblastiach veľký význam aj pri ďalších analýzach.

Čo priniesol nový 3D prístup

Hlavný rozdiel oproti starším metódam spočíva v tom, že nový algoritmus pracuje s vertikálnou štruktúrou atmosférickej rieky. Nehodnotí teda iba jej stopu na mape, ale aj to, ako vyzerá v priestore. To je dôležité najmä tam, kde o výsledku rozhoduje kontakt prúdu vlhkosti so studeným vzduchom a horským terénom.

Výsledky zo stanice Dome Fuji naznačujú, že staršie 2D postupy mohli niektoré významné snehové udalosti úplne obísť. To samo osebe ešte neznamená, že všetky doterajšie odhady boli nesprávne, ale ukazuje to, že pri Antarktíde môže detailnejší trojrozmerný pohľad zachytiť dôležitú časť deja, ktorá predtým unikala.

Prečo na tom záleží pre ľad a klímu

Pre antarktický ľadový štít nie je podstatné len to, koľko ľadu sa stráca, ale aj koľko snehu ho dopĺňa. Ak atmosférické rieky prinášajú významnú časť zrážok, stávajú sa dôležitým prvkom tejto rovnováhy. V praktickom zmysle to znamená, že ich zmeny môžu ovplyvniť povrchovú hmotnosť ľadu viac, než naznačovali staršie odhady.

Vo všeobecnom klimatickom kontexte je dôležité aj to, že nejde o rovnomerný, stále prítomný proces. Skôr o epizodické udalosti, ktoré môžu mať neúmerne veľký vplyv. Takéto javy bývajú pri dlhodobých trendoch obzvlášť dôležité, pretože malé zmeny v ich výskyte môžu zmeniť celkový výsledok za celý rok alebo celé desaťročia.

Čo zostáva otvorené

Nová štúdia ukazuje silnejšie prepojenie medzi snežením a atmosférickými riekami, no neznamená to, že všetky otázky sú vyriešené. Podiel týchto javov na zrážkach sa podľa regiónu výrazne líši a bude závisieť aj od toho, ako presne sa podarí sledovať jednotlivé udalosti v rôznych častiach kontinentu.

Otvorená zostáva aj otázka budúceho vývoja. Autori naznačujú úzku väzbu medzi dlhodobými zmenami sneženia a aktivitou atmosférických riek, najmä vo východnej Antarktíde. Na presnejšie pochopenie toho, ako sa tento vzťah bude meniť v čase, však budú potrebné ďalšie pozorovania aj ďalšie porovnania metód.

Zdroj: Eos

Pôvodný článok: https://eos.org/research-spotlights/rivers-in-the-antarctic-sky-captured-in-3d