Šelfový ledovec

Označení šelf se v češtině používá pro útvar mořského dna, totiž málo se svažující část kontinentu ležící pod mořskou hladinou. Slovo je z anglického shelf, znamenajícího např. polici či mělčinu.

Zavedený český termín „šelfový ledovec“ označuje v užším smyslu slova pouze vznášející se část ledovce.

Šelfový ledovec je tvořen ledovcovým ledem čili ledem vzniklým stlačením sněhu (až na výjimky proto obsahuje bublinky vzduchu).[2] Naproti tomu mořský led se tvoří až na vodě a je mnohem tenčí (obvykle méně než 3 m). Vzniká v celém Severním ledovém oceánu a na většině okrajů Jižního oceánu kolem pevniny a šelfových ledovců Antarktidy.

Šelfové ledovce jsou vytlačovány do oceánu tlakovou silou, kterou na ně působí led sbíhající z pevniny, jejž k pohybu nutí gravitace.[3] Led v šelfovém ledovci tak stále putuje od bazální linie (čáry ukotvení) k čelu ledovce. Za hlavní mechanismus ztráty hmoty z šelfových ledovců bylo považováno telení, čili odlamování kusů ledu do moře z čela ledovce. Ale již studie NASA a universitních vědců publikovaná 14. června 2013 v časopise Science zjistila, že většina úbytku ledu z antarktických šelfových ledovců je způsobena táním vlivem teplejší vody, která omývá jejich spodní plochu.[4]

Čelo šelfového ledovce se typicky pohybuje po léta až desetiletí směrem od pevniny, až zase rychle ustoupí telením, někdy i obrovských plochých iceberg (tabulových ledových hor). Pro hmotností bilanci šelfového ledovce je důležité i hromadění sněhu na jeho povrchu a již zmíněné odtávání z dolního povrchu. Led ale může na spodní straně šelfového ledovce i přirůstat.

Rozdíl hustot mezi mořskou vodou a ledovcovým ledem, který má vlivem bublinek vzduchu menší objemovou hmotnost než led vznikající mrznutím kapalné vody, znamená, že 1/9 až dokonce 1/6 objemu plovoucího ledu je nad hladinou oceánu. Lze si snadno odvodit, že jmenovatel v těchto zlomcích je 1/((ρ_f-ρ_b)/ρ_f), kde ρ je hustota (objemová hmotnost), index f znamená kapalinu a index b v ní plovoucí těleso. Hustota studené mořské vody dělená kg/m³ je kolem 1,028 a pro ledovcový led je to od asi 0,85[5][6] do méně než 0,92,[7][8] což je limit pro velmi studený led bez bublinek. Leží-li na ledovém šelfu tlustá vrstva firnu a sněhu, může šelfový ledovec nad hladinu vyčnívat ještě více než 1/6 svého vertikálního rozměru.

Všechny šelfové jsou připojeny k Ellesmerovu ostrovu a leží severně od 82°. Až dosud se zachovaly šelfové ledovce Alfred Ernest, Milne, Ward Hunt a Smith. Šelfový ledovec M'Clintock se rozpadl v letech 1963 až 1966; Ayles v roce 2005, a Markham v roce 2008.

Celkem 74 % antarktického pobřeží pokračuje šelfovými ledovci.[9] Jejich souhrnná plocha je více než 1 550 000 km².[10][11] Největší jsou Rossův a Filchnerův-Ronneové. Mapa šelfových ledovců a znázornění, jak rychle se ztenčují, a dále i srozumitelné schéma systému šelfového ledovce a procesů, kterých se účastní, viz zprávu [12] či [13]. Ztenčování pacifických šelfových ledovců je modulováno oscilacemi mezi stavy El Niño a La Niña – v prvním případě na ně napadá více sněhu (tloustnou), ale také v hloubkách více tají přítokem teplejší vody (a tak jim hmotnost ubývá).[14] Pozoruhodné je také, že lokální ztenčení šelfového ledovce má dopady na zrychlení toku ledu do oceánu i ve vzdálenostech stovek kilometrů.[15]

Ten největší, Matusevičův, míval rozlohu 240 km² a nacházel se u Severní země, led do něj přicházel z některých největších ledových čepic ostrova Říjnové revoluce, Karpinského na jihu a Rusanova na severu.[16] V roce 2012 se ale již rozpadl.[17]

Procesy kolem antarktických šelfových ledovců

interakce ledovce a šelfového ledovce

V posledních několika desetiletích glaciologové pozorovali soustavné poklesy rozloh ledovců vlivem tání, telení, a i úplný rozpad některých z nich.[18]

Původní Ellesmerův šelfový ledovec se ve 20. století zmenšil o 90 %, zbyly po něm samostatné šelfové ledovce Alfred Ernest, Ayles, Milne, Ward Hunt, a Markham. V roce 1986 zjistil průzkum kanadského šelfových ledovců, že se v od roku 1959 do roku 1974 z Milneho a Aylesova šelfového ledovce odtelilo 48 km² (3,3 km³).[19] Ayles se telením zcela rozpadl 13. srpna 2005. Šelfový ledovec Ward Hunt se rozpadá od roku 1961[20], mezi lety 1967 a 1999[21], v létě roku 2002[22], 2008 a 2010.[23]

Dvě části Larsenova šelfového ledovce v Antartidě (A a B) se rozpadly na stovky neobvykle malých úlomků (širokých stovky metrů nebo i méně) v letech 1995 and 2002,[2][24] z mnohem většího Larsenu C se odtelil obrovský iceberg – ledový ostrov v létě 2017.[25][26]

Rozpady lze spojovat s dramatickým polárním oteplováním, které je součástí globálního oteplování. Někdy jde o posílené štěpení ledu vlivem povrchového tání, ale hlavně se uplatňuje tání v důsledku teplejších vod oceánu cirkulujících pod plovoucím ledem.

Studené, sladké vody, vznikající táním pod šelfovými ledovci Rosse a Flichnera-Ronneové jsou součástí vod antarktického dna.

Ačkoli se zkratkovitě říká, že tání plovoucího šelfového ledovce nebude zvyšovat hladiny moře, fyzikálně vzato malý vliv má. Mořská vodě má o ~2,6 % větší hustotu než sladká voda a led šelfového ledovce v drtivé většině neobsähuje žádnou sůl; to způsobí, že objem mořské vody potřebný na nahrazení plovoucího ledu je o něco menší než objem sladké vody v ledu obsažené. Proto, když plovoucí led roztaje, hladina světových moří se zvýší; nicméně tento účinek je dost malý: pokud by všechen existující mořský led a šelfové ledovce roztály, odpovídající vzestup hladiny moře jen tímto vlivem se odhaduje na pouze ~4 cm.[27][28][29]

Mnohem důležitější je, že když a až když tyto šelfové ledovce roztají ve velké míře, a přestanou se opírat o ostrůvky či jiné překážky vně základní čáry ukotvení (a ta také ustoupí do vnitrozemí) nebudou již bránit ledovcům v sesouvání z kontinentu, takže se ledovcový tok do moře urychlí. Tento nový led, předím opřený o podloží, bude pak nadnášen jen mořem, čímž zvedne jeho hladinu.[30]

• Rossův šelfový ledovec – 472 960 km²
• šelfový ledovec Filchnerův–Ronneové – 422 420 km²
• Ameryho šelfový ledovec – 62 620 km²
• Larsenův šelfový ledovec – 48 600 km²