Antarktický ledovec a jeho vliv na zatopení Olomouce a přilehlé části Hané VÁCLAV CÍLEK
Když se ptáme, proč u moře žijí dvě třetiny lidí a proč většina domů v USA vzniká moři na dohled, odpovídáme: „Moře je krásné a donedávna bylo docela praktické žít na jeho břehu.“ Problém nastane v okamžiku, kdy se moře začne chovat jinak, než je obvyklé, a vůbec nejhorší je, když stoupne mořská hladina. To zatrne několika miliardám lidí a i pyšný Švýcar se ulekne, že loni viděl milované Benátky naposled. Pojďme si raději na samém začátku říct, že nejvíc vody, která může být uvolněna a způsobit vzestup mořské hladiny, je vázáno do antarktického ledovce. Ten začal vznikat asi před 22 miliony let, pak nevíme, co se dělo (nejspíš osciloval, ale možná se několikrát úplně roztopil), načež před 9 miliony let začal opět pozvolna růst. Samozřejmě nerostl rovnoměrně. Za těch 9 milionů let došlo k mnohým teplotním výkyvům, kdy ledovec ubýval či zas přibýval a mořská hladina oscilovala asi v měřítku –120 až +20 metrů. Pokud by globální oteplení dosáhlo v 21. století asi 2 °C, stoupla by hladina moře – hlavně následkem tepelné expanze oceánu – o 30–70 cm (podle spíš katastrofických výpočtů). Pokud by oteplování pokračovalo, pak během dalších 7 tisíc let může hladina světového oceánu stoupnout asi o 6–12 metrů, a kdyby došlo k něčemu za poslední miliony let neslýchanému a rozpustily by se veškeré ledovce, stouplo by moře o 30–50 metrů. To by však trvalo nejméně desetitisíce let. Jeden z velmi dobře podložených klimatických výpočtů dokonce navrhuje, že při globálním oteplování bude antarktický ledovec přispívat na zvýšení mořské hladiny přibližně –10 cm za století (nepřehlédněte, prosím, znaménko minus, jde skutečně o pokles hladiny). Transport na vodním polštáři V současné době se Antarktida otepluje, což se pochopitelně projevuje růstem hmoty ledovců. Na území, které má průměrnou zimní teplotu kolem –20 °C a průměrnou letní teplotu asi –8 °C, povede globální oteplování spolu se zvýšeným odparem ke kumulaci sněhových srážek tak dlouho, dokud letní teploty nestoupnou nejméně o 6 °C a nezačnou ledovec roztápět. V posledních několika letech skutečně pozorujeme v centrální Antarktidě větší sněhové akumulace. Jenže ledovec neubývá jen nahoře, na stranách a v čele ledového proudu, ale také dole. Zjednodušeně řečeno jsou ledovce dvou základních typů – jedny jsou pevně přimrzlé ke skalnímu podloží, druhé –
494
VESMÍR 80, září 2001 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir
a těch je většina – tečou na vodním polštáři nebo jsou erodovány podzemními ledovcovými řekami. Některé antarktické ledovce zespodu ubývají až o 10 m za rok! Když se na problém podíváme z geologického měřítka, tak je v Antarktidě úplně jedno, jestli průměrné teploty kolísají v určitém období o několik stupňů Celsia, stejně je tam zima, ale důležitý bude přesun tepla ze skalního podloží, který bude kolísat podle aktivit spjatých se systémem cirkumantarktických riftů. V geologickém měřítku pak velikost antarktického ledovce může odrážet jak klimatické změny, tak tepelný tok pocházející z vnitřní dynamiky Země. Jak probíhá tato podzemní eroze, kterou nazýváme subroze? Bázi ledovce si představte jako rozhraní, ke kterému klesá „chlad“ z povrchu a stoupá „teplo“ z nitra Země. Závisí na množství a přenosu tepla, zda na tomto rozhraní vznikne vodní mezivrstva. Ta se dál vyvíjí podle proudění ledu a její tvar závisí na tření mezi podložím a ledovcem. Například velké ledovcové proudy se v Antarktidě pohybují rychlostí až 500 m za rok, mezi proudy jsou však stabilnější ledovcové hřbety, které se pohybují jen asi 5 metrů za rok nebo i méně. Proudy tečou po vodním polštáři, ale hřbety – vlastně dlouhé lineární struktury, které jsou paralelní s hlavním proudem – jsou většinu roku pevně přimrzlé k podloží. Za této situace se nelze divit názorům, že pokud neporozumíme reologii (proudění ledu), nemůžeme odhadnout, jak mnoho přispěje antarktický ledovec k celkové vodní bilanci. Na bázi ledovců se ploché vodní polštáře spojují do velkých ledovcových řek, jež mohou vytvářet obrovské, ale rychle zavalované jeskynní dómy a nestabilní systémy většinou zatopených dutin, které jsou větší než Punkevní jeskyně. V Antarktidě tyto podzemní řeky ústí přímo do šelfového moře. Ledová historie Z hlediska dlouhodobé celkové vodní bilance postupně se oteplující Země má největší vliv největší ledovec, tj. antarktický, menší vliv grónský ledovec (o něm viz článek R. Mikuláše, Vesmír 80, 136, 2001/3) a zanedbatelný vliv mají horské ledovce a arktický ledovec, který téměř celý leží pod mořskou hladinou, takže když se rozpustí, nic se nestane. Naproti tomu mohou podzemní zásobníky třeba na Sahaře nebo ve středním Rusku vázat velké množství uvolněné vody, pokud ovšem spadne na příhodná místa. Při zvyšující se hladině oceánu rovněž roste hydrostatický tlak na hlubokomořské jíly, jejichž stlačení částečně vyrovnává růst hladin. Zhroucení západoantarktického ledového štítu V minulém století stoupla hladina světového oceánu o 0,1–0,2 m. Příspěvek antarktických ledovců byl dosti důvěryhodně spočítán kolem –14 až +14 cm. V tomto století očekáváme růst hladin až o 0,7 metru, přičemž příspěvek antarktického štítu bude mezi –12 až –1 cm (skutečně jsme v negativních číslech). I při velmi vysokém, podle mého názoru velmi nepravděpodobném oteplování dosáhne v roce 3000 po Kristu současná hladina moře úroveň asi +5 metrů. Hlavní příspěvek bude pocházet z grónského ledov-
RNDr. Václav Cílek, CSc., (*1955) vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK. V Geologickém ústavu AV ČR se zabývá geologií kenozoika. Přednáší v Centru teoretických studií a na Fakultě humanitních studií UK.
hladina moøe nad nynìjší úrovní [m]
a
600 400 200 0
–200
b relativní hladina moøe [m]
ce, ale bude mírně kompenzován opět záporným antarktickým přírůstkem v měřítku asi –80 cm. Teprve kdyby došlo k rozpadu západoantarktického ledového štítu, může být jeho příspěvek pozitivní, a to ve skutečně katastrofickém měřítku +10–20 metrů. Na oteplování, popřípadě ochlazování nereaguje Antarktida jako jeden systém, ale jako nejméně čtyři částečně nezávislé systémy, tvořené východoantarktickým a západoantarktickým štítem a Rossovým a Wedellovým šelfovým mořem. Největší roli hraje západoantarktický ledový štít s obsahem 3,8×106 km3 ledu. Analýzy postupů a ústupů ledovce ukazují řadu cyklů s náhlými skoky a neméně náhlými ústupy čel ledovců. V měřítku stovek let je však čára zalednění mimořádně stálá, což je asi dáno obrovským celkovým množstvím ledu v ledovcovém zázemí. Podstatně se mění plocha ledu na malých šelfech, kde v průběhu posledních desetiletí pozorujeme lokální úbytky. Led šelfových moří je téměř nezávislý na systému ledových štítů, které mírně rostou. Západoantarktický ledový štít byl několikrát provrtán. V jeho podloží byly zjištěny fosilní rozsivky, které jsou asi půl milionu let staré (v oceánické izotopové stratigrafii odpovídají stadiu 11 nebo 13) a musely žít v otevřených vodních plochách. Vyplývá z toho, že k rozpadu západoantarktického ledového štítu jednou za čas (uvažuje se o milionu let) skutečně dojde.
500
140
80 100 60 120 40 doba (×1000 let) pøed souèasností
NEDÁVNÁ HISTORIE ANTARKTICKÉHO LEDOVCE n Před 20 000 lety dosahuje led maxima, globální teploty jsou nejnižší, rozsah ledovců největší; přesto i v Antarktidě zůstávají suchá nezaledněná údolí, kde v letním období v loužích rozkvétají vodní řasy. Ty můžeme datovat pomocí radiouhlíku, určit tak rozsah zaledněné části a odvodit plošné neboli horizontální kolísání ledovce. n Před 14 000–17 000 lety se kontinentální ledovec začíná stahovat. Na šelfu začátkem holocénu probíhá bouřlivý vývoj. Tím, jak se v té době rozpouštějí ledovce severní polokoule, stoupá mořská hladina. Moře zaplavuje dnešní šelfy, nadzvedává ledovce ležící nízko a rychle je roztápí. n Před 5000–10 000 lety se rozsah a mocnost ledovců zmenšují znova. Ledem transportované bloky můžeme nalézt na vrcholcích antarktických hor až 500 m nad dnešními ledovci. Ukazují na vertikální úbytek ledovce. n Před 4500–5000 lety začínají ledovce opět růst. Původně se stáhly místy až za současnou úroveň zalednění, ale v tomto období začíná nová fáze menšího zalednění. Ta není rovnoměrná, ve východní Antarktidě se odehrávala před 6200–4700 lety. Svědčí o ní desítky radiouhlíkových údajů z organických zbytků v ledovcových sedimentech. n Před 2000–4700 lety začíná další oteplování, které kolem roku 0 končí novou chladnou fází. Při této poslední ledové epizodě dochází k novému, poměrně značnému růstu ledovců, což mohlo způsobit pokles mořské hladiny možná až o 1 m. n Dnes probíhá nerovnoměrné oteplování, ubývá ledu na šelfech, ale celková hmota antarktického ledovce spíš roste. Celkový vývoj je hodnocen buď jako další z mnoha holocénních oscilací (a zdaleka ne největší nebo nejrychlejší), nebo jako počátek nového katastrofického vývoje, který by mohl vést až k rozpadu části ledovcového příkrovu a přeměně New Yorku a dalších měst v Benátky.
65 35 5
140
0
–50
–100
–150
OIS−5
c
OIS−4
OIS−2
OIS−3
20
0
Amsterodam Stockholm
mm + 100 − 100
Průplav Morava – Rossův šelf V posledních dvou letech jsem v novinách četl řadu článků o odlamování ledových ker na šelfech. Tento proces byl celkem správně považován za důkaz otep-
440 410 360 290 250 210 doba (milion let)
590
1700
1800
rok
1900
2000
1. Kolísání mořské hladiny zobrazené ve třech různých časových měřítkách. Výška hladiny moře je výslednicí dvou procesů – klimatických změn a tektoniky. Tektonické procesy vedou k prohlubování a změlčování mořských pánví. Můžete si je představit jako igelitový pytlík naplněný vodou – když jej zmáčknu (změním morfologii pánve), voda vystoupí. Něco podobného platí pro výšku hor na pevnině – je-li na kontinentu mnoho vysokých hor, bývá v oceánu mnoho hlubokých pánví a hladina moře leží nízko. Když je postupnou erozí zarovnáván povrch souše a z hor se stávají kopečky, končí erodovaný materiál v moři, které je zaplňováno sedimenty, a tudíž mělké, takže přetéká a pohlcuje pevninu. Pro klimatické změny platí jednoduchá úměra – čím víc vody je vázáno v souši v podobě podzemních vod, jezer, a zejména ledovců, tím víc vody schází v moři a hladina oceánu klesá. Tektonické a erozní procesy pracují v měřítkách milionů a desetimilonů let, ale ledovce ustupují a rostou v měřítku staletí. Pro krátké časové škály tak bývá rozhodujím faktorem růstu hladin klima. a: Kolísání mořské hladiny během posledních 600 milionů let. Všimněte si, že po celou tuto dobu byla hladina moře podstatně vyšší než dnes (čárkovaná linie). b: Kolísání mořské hladiny v rámci poslední ledové doby. Eemský interglaciál před asi 110 až 125 tisíci lety byl zhruba o 2 °C teplejší než holocén, došlo k velkému tání ledovců a hladina moře byla asi o 8 m výš než dnes. V chladnějších obdobích, a zejména v minimech poslední ledové doby (ta jsou mezinárodně značena jako OIS neboli „Oxygen Isotope Stage“) však klesla hladina oceánu zhruba o 80 m níž. Otevřely se tak pevninské mosty zejména v Indočíně, Beringově úžině, nebo i mezi Anglií a Francií. Tato křivka je konstruována na základě ponořených a vyzdvižených korálových útesů na poloostrově Huon na Papui-Nové Guineji. Horní a spodní křivka udává minimální a maximální uvažované změny. c: Kolísání mořské hladiny v rámci několika posledních staletí je ovlivňováno zejména termální expanzí moře a množstvím podzemních vod. Koncem 19. století se již uplatňují industriální aktivity. V 21. století očekáváme růst mořských hladin asi o 30 cm. (Podle Science 292, 680, 2001)
lování (spíš lokálního než globálního), a pak následovalo líčení, jak se celý západoantarktický ledový štít rozpadá a jaké katastrofy to způsobí. To je novinářská zkratka. Postupně před námi vyvstává obraz antarktických ledovcových systémů. Skládá se z mnoha složitých údajů, měření a modelů – vrtů do podloží, geofyzikálních výzkumů a modelů ledovců, leteckých měření diferencovaných pohybů, stovek http://www.cts.cuni.cz/vesmir l VESMÍR 80, září 2001
495
Antarktida, Ostrov Nelson, pohled k Tichému oceánu
radiokarbonových dat, terénního geologického mapování ledovcových sedimentů, izotopových analýz hlubokomořských vrtů a mnoha dalších složek. Přijdou-li na pobřeží světového oceánu nějaké problémy, nejspíš nebudou pocházet z Antarktidy. Moře a pobřeží je velmi dynamický systém, mění se proudy, sedimentace a eroze pobřeží. Čím víc lidí tam žije, tím větší je pravděpodobnost střetu, a to i při normální variabilitě přirozených systémů. Pokud do těchto systémů zasahuje člověk technickými stavbami, kontaminací, změnou říčních průtoků, mikroklimatickými proměnami, jsou změny ještě větší. Stačí pak mírný vzestup mořské hladiny doprovázený, dejme tomu, častějšími bouřemi a výsledek může být pro některá města či regiony žalostný. Ostrov Nelson, Maxwellova zátoka, snímky na této straně © A. Jíšová
Nezdá se, že by možný rozpad západoantarktického ledového štítu mohl ovlivnit třeba Olomouc. Řeku Moravu se dosud nepodařilo propojit s Rossovým mořem, ale stejně – žijeme ještě v reálném světě lokálních změn životního prostředí, anebo už ve virtuálním světě sociálně-ekonomických vztahů? Mají skutečné, primární klimatické dopady na nás větší vliv než kolísání světové ekonomiky ovlivněné třeba krizí ve vzdálené Indočíně? Nemůže zemětřesení v Tokiu nebo bouře v Rangúnu způsobit paniku na ekonomických trzích, odliv investic z méně vyvinutých částí světa a sociální nepokoje na Hané? Nejsme víc ohrožováni těmito sekundárními dopady než prvotními příčinami? Tohle jsou, myslím, ty skutečné otázky, na které neexistuje žádná rozumná odpověď. Někdy si přeji, abych žil v nějakém státním celku o velikosti asi tak Rakousko-Uherské monarchie. Sucho ve Slovinsku bychom kompenzovali obilím z Čech. Nedostatek pracovních míst v Ústí nad Labem bychom řešili odchodem do Vídně. Dnešní svět je z hlediska lokálních přírodních krizí příliš malý. Chudší státy nemají dost prostředků, aby se vypořádaly s ničivými povodněmi nebo neúrodou. Takto malý svět je z hlediska finančních mechanizmů zase příliš velký, protože krize v Mexiku se snadno může přelít do střední Evropy. Skoro si myslím, že jakési nové uspřádání světa, které právě dílem samovolně, dílem organizovaně vzniká, stojí před dvěma základními problémy – na úrovni primárních vztahů jde o péči o prostředí (bydlet spolu se živly), na úrovni sekundárních vztahů o správnou míru globalizace a fragmentace, tedy o velikost správních celků a propustnost hranic mezi nimi. Dnes je heslem otevírání se, ale stačí jedna epidemie kulhavky, abychom viděli, že každá věc má dvě strany. LITERATURA Bentley M. J.: Volume of Antarctic ice at the Last Glacial Maximum, and its impact on global sea level change, Quaternary Science Reviews 18, 1569–1595, 1999
496
VESMÍR 80, září 2001 l http://www.cts.cuni.cz/vesmir
PŘES ANTARKTIDU DO SEBE Anna Jí‰ová (∗1961) absolvovala Stfiední prÛmyslovou ‰kolu textilní v Brnû. Její pobyt na antarktické stanici Nelson se promítl i do její ‰perkafiské a malífiské tvorby. Pfiiná‰íme úryvek z její pfiipravované knihy: Snad osud mi dopfiál proÏít krátk˘ úsek Ïivota v místech, kam se mnoho lidí nedostane, na JiÏních Shetlandsk˘ch ostrovech v nejsevernûj‰í ãásti Antarktidy. Od 14. prosince 1998 do 2. února 1999 se m˘m domovem stal ostrov Nelson. Byla jsem zafiazena do programu ãeské ECO-stanice a jako první Ïena jsem zde mûla strávit dvacet tfii dnÛ sama. Byla to úplnû jiná samota neÏ ta, kterou jsem obãas zaÏívala v davu lidí v Praze. Tato byla osvobozující. Otevírala mi moÏnosti nov˘ch my‰lenek, poznání nov˘ch dimenzí vlastního já, nov˘ch vztahÛ s okolím. Kdybych pouze procházela tímto územím, byla bych poutníkem, kterého se nûco dotkne, ale jde dál a v‰e trvá jen krátk˘ ãasov˘ úsek. Já jsem zde hodlala Ïít. Chtûla jsem se pfiizpÛsobit prostfiedí, co nejvût‰í mûrou zapadnout; neb˘t ru‰iv˘m prvkem. B˘t souãástí tohoto neznámého svûta plného Ïivota... Ta samota mû fascinovala. Ne proto, Ïe bych nemûla ráda lidi, ale proto, Ïe jsem mûla moÏnost neru‰enû vnímat okolní svût... Byla jsem zafiazena mezi zvífiata. Pfiijala mû mezi sebe. Úlohy se otoãily. Já jsem byla ta, která se musí pfiizpÛsobit... Zahánûla mû ze svého území, útoãila na mû, kdyÏ jsem projevila slabost. Jindy se zase chovala pfiátelsky, a kdyÏ nevûdûla, co ode mne mají ãekat, utekla... Uãila jsem se poslouchat. Poslouchat sama sebe, pfiírodu. Sluch otupûl˘ civilizací, otupûl˘ pfiíli‰ hluãn˘m svûtem. Znovu jsem se uãila zastavit my‰lenky a vnímat okolí, ponofiit se do ticha i zvukÛ pfiírody. Po nûkolika dnech se tento mÛj smysl naladil do stavu pohotovosti... Zaãala jsem se orientovat tam, kde nebyla jiná moÏnost... Rozdûlovala jsem zvuky na dvû pomyslné hromádky. Jedna byla identifikovatelná, v té druhé byly ty, které jsem si neumûla vysvûtlit. DráÏdily mou pfiedstavivost a zvûdavost. Chtûla jsem odhalit, pfiistihnout pfii ãinu nûco, co je zpÛsobovalo. âást z nich je pro mû tajemstvím dodnes. Tajemstvím zamrzl˘m v ledu.
Nahoře: Blížící se bouře nad ostrovem Nelson Dole: Two Summit Island v Maxwellově zátoce mezi ostrovem Nelson a ostrovem Krále Jiřího, snímky © Anna Jíšová, k článku V. Cílka na s. 494
500
VESMÍR 80, záfií 2001 http://www.cts.cuni.cz/vesmir
Z literatury o české antarktické stanici na ostrově Nelson: Jaroslav Pavlíček: Československá účast v Antarktidě? (Vesmír 67, 298, 1988/5) Martin Mykiska, dopis redakci (Vesmír 71, 4, 1992/1) Martin Mykiska: Projevy slunečních erupcí v ionosféře nad Antarktidou (Vesmír 74, 198, 1995/4) Lubomír Brabec, Zdeněk Šmíd: S kytarou v Antarktidě, Knihcentrum, Praha 1998 Radek Forman: Antarktický deník, Swertia, Plzeň 1998 Martin Vopěnka: Antarktida na prahu konce, Práh, Praha 2000
Anna Jíšová, Ryba (z cyklu Antarktida), 1999, kombinovaná technika, 110 × 140 cm, snímek © Stanislav Vaněk
VESMÍR 80, záfií 2001 http://www.cts.cuni.cz/vesmir
501
