Led na Zemi
Ledová či sněhová pokrývka na naší planetě má v klimatologii důležité zastoupení. Právě o ní bude řeč na této stránka. Tato nabízí veškeré důležité informace o zalednění povrchu Země i vodních ploch. Proč je led na Zemi důležitý a co vše ohledně klimatu ovlivňuje? Co lze přes led na Zemi zjistit ohledně klimatu na planetě v dávných dobách? Jak se zalednění s vývojem doby vyvíjelo? Odpovědi nejen na tyto základní otázky najdete zde.
Témata stránky: Historie zalednění Země, zalednění dnes, led a vývoj klimatu, led na Zemi, ledovce na Zemi, led na vodních plochách, ledovcové kry, druhy ledovcových ker, základní pojmy glaciologie.
OBSAH STRÁNKY
- Led a jeho vznik
- Historie zalednění Země
- Dnešní zalednění
- Ústup ledovců
- Ledovcové kry a jejich dělení
- Životnost ker
LED NA ZEMI V RŮZNÝCH OBLASTECH
Ledová a sněhová pokrývka jsou na Zemi nezastupitelné. Mají mnoho společného, vzájemně se ovlivňují a významně ovlivňují klima dané oblasti. V době globálního oteplování se potýkáme s masivním úbytkem ledové vrstvy, což může znamenat další lavinu oteplování. V dalších odstavcích je řeč o tom, proč jsou tyto na Zemi tak důležité a jak se ovlivňují.
Jak vzniká led? Věnuje se mu nauka o ledu, zvaná glaciologie. Ledovce na zemském povrchu, tzv. pevninské ledovce, vznikají postupným hromaděním sněhu. Zapotřebí jsou pro vznik ledovců tedy stále záporní teploty a občas sněžení. Sněžení nemusí být nijak vydatné a extra časté, ale když občas nasněží tak čerstvý sníh pokryje již ležící vrstvu a ta se stále ocitá hlouběji pod postupně velkou vrstvou sněhu, která na ní působí určitou tíhnou. Sníh postupně stárne, sublimuje a následně se přetváří ve spodních vrstvách na led. Vznikne tedy led, který postupně přibývá a rozšiřuje se, což znamená vznik ledovce.
Co je to ablace? Jedná se o ubývání sněhové pokrývky a ledu táním či sublimací.
Historie zalednění Země
Vždy na úvod daného tématu neuškodí historický vývoj a u zalednění a informacích o ledu na Zemi to platí též a to dvojnásobně. Díky znalostem vývoje zalednění se totiž dozvíme mnoho informací o vývoji klimatu v historii a to i v dávné historii.
V historii se vyskytlo několik period, kdy průměrná teplota Země která panuje dnes byla o mnoho stupňů nižší a na základě toho byla Země více pokryta ledem. Hovoříme tak o dobách ledových, případně o malých dobách ledových. O malých dobách ledových hovoříme v případě, kdy studená epizoda nebyla tak výrazná a netrvala dlouho, aby se stačily utvořit rozsáhlé ledovce. Podíváme-li se do hodně dávné minulosti, přesněji do období několika milionů let před současností, zjistíme že došlo k výraznému sestupu teploty během prekambria a rozšířily se tedy zemské ledovce. Led na Zemi se vyskytoval v četné míře.
Informace o zalednění v minulosti
Tyto informace nám poskytují například současné ledovce nebo fosílie, ze kterých vyčteme průběh klimatu v jednotlivých obdobích i mnoho let do minulosti. Tím máme velice cenní informace a víme jak byl led na Zemi dříve rozsáhlý, kde se jaký led vyskytoval a podobně. A to v daleké minulosti, jak bude uvedeno dále. V období paleozoiku se vyskytla krátká doba ledová. Doby ledové byly střídány teplými obdobími, kdy teploty vystupovaly na vyšší hodnoty než činí současná průměrná teplota Země, někdy i na hodnoty tuto průměrnou teplotu značně převyšující. Rozsáhlá doba ledová se vyskytla na konci stejného období v oblasti karbonu a permu cca 300 milionů let do minulosti.
Ta byla následována už jen teplým obdobím až do současnosti, kdy teplota dosáhla podobně vysokých hodnot jako před první dobou ledovou v Prekambriu. Na konci čtvrtohor v období kenozoiku se objevila před několika málo miliony let malá doba ledová, kdy po velmi dlouhé době opět teplota klesla pod průměr globální teploty Země. V bližší historii se vyskytovaly pravidelně se opakující doby ledové a to v období celého čtvrtohorního pleistocénu v období 11 000 až 1600 000 let do minulosti. Poté se vyskytovaly teploty rovny nebo velmi blízké současné průměrné teplotě Země až na období malé doby ledové v Evropě, kdy došlo k většímu poklesu průměrné teploty, ale zároveň ne k tak výraznému jako například v období pleistocénu nebo dokonce v období paleozoiku. Dnes se potýkáme naopak se zvyšováním teploty.
Zalednění dnes
Led na Zemi v současnosti ubývá. Pokrývá chladnější části Země, kde panuje tzv. polární klima a takové oblasti zjednodušeně nazýváme oblastmi věčnému ledu a sněhu. Takové trvalé zalednění nalezneme v Antarktidě, Grónsku v oblasti polárního moře a na některých dalších ostrovech v Arktidě. Zalednění je rozsáhlejší v zimním období a je velmi důležité, neboť odráží sluneční záření (Viz téma o sluneční energii a energetické bilanci Země) a tím udržuje ve stabilitě klimatický systém Země.
Na severním pólu se nachází šelfový ledovec sahající až ke Grónsku s větším rozsahem v zimním období. Na jižním pólu nalezneme pevninský ledovec zasahující místy do Jižního oceánu. Mořský led je zde o poznání tenčí a jeho rozsah se mění dle ročního období.
Led na Zemi a klima
Vědci, kteří žijí v Antarktidě tu pracují. Jejich práce spočívá v odebírání vzorků ledovců, tzv. ledovcových jader, na základě nichž získávají informace o vývoji klimatu. Tato jádra se získají navrtáním ledové čepičky nebo pevninského ledovce. Z nich lze vyčíst klimatické informace za posledních 750 000 let. Co a jak lze z takového vzorku ledovce vyčíst? Pomocí vzduchu, který je uzavřen v ledu, je možné zjistit koncentrace plynů a dalších částic zachycených v atmosféře v době, kdy napadla určitá vrstva sněhu, z něhož následně ledovec vznikl. (viz informace výše, o vzniku ledu) Tyto vzorky se dnes získávají moderními metodami, oproti například ještě 60. létům 20. století, kdy se vrtalo do ledovců ručně. Dnes existují moderní vrtáky, kterými lze získat vzorky z 3.5km i větší hloubky po zemí.
Led na Zemi: ledovce na pevnině i oceánech
Jak bylo vyloženo v minulém článku této problematiky, tak ledovce na pevnině vznikají hromaděním sněhu. Ten se přetváří za delší období v led a vlivem hromadění dalšího sněhu dochází k dalšímu chodu ledu. Pod tíhou dalšího napadlého sněhu sestupuje ledovec ze svahu dolů = ledovcový splaz. Ledovec putuje tedy ze svahu do moře, následkem čehož se dostává tento led tedy i do moří a oceánů.
Významným vědcem, který studoval ledovce, byl Louis Agassiz, který jako první prosadil svou teorii existence ledové doby spočívající pokrytí větší části Země ledem.
Co je to sestup ledovce? V horní části ledovce dochází ke spadu různých předmětů, ať už za tyto předměty považujeme kamení, padající sníh nebo vodu. Zespodu působí tzv. geotermální teplo, které ledovec ohřívá a ten se může pohybovat a to směrem dolů ze svahu. Následně led ztrácí vodu sublimací a vypařováním, působí na něho sluneční svit. V tzv. zóně čisté ablace už led ztrácí více hmoty než získává. V konečné fázi se sesouvá ledovec ze svahu do oceánu, přičemž z něho odchází voda a plaveniny, jako jsou například kameny.
Ústup ledovců
Ledovce ustupují, existuje mnoho důkazů o tom, že v posledních několika desítkách let se až zarážející rychlostí zmenšuje plocha ledovců na Zemi a tím dochází k odhalení horského terénu, což má důsledek v menší albedo (odrazivost) povrchu Země a to následně vede k jejímu dalšímu oteplování na základě většího přísunu tepla ze slunečního záření oproti odraženému teplu zpět do atmosféry. Právě odraz slunečního záření nejvíce podporují bílé plochy a těmi jsou na Zemi ledovce a zasněžené plochy. I na samotných površích ledovců se většinou vyskytuje sníh, což jen nejčerstvější pokrývka vzniklá z posledního sněžení daného ledovce, jehož se tím stává součástí a následně materiálem pro další rozvoj ledovce.
Grónský ledovec Helheim je jedním z průkazných příkladů ústupu ledovců. Viditelný posun je vidět i během necelých 5 letech, během nichž zkoumala NASA právě tento ledovec. Snímky pořízené ze satelitu ukazují o kolik se za tuto relativně krátkou dobu ledovec zmenšil. Toto zmenšování probíhalo v podobě odlamování ker z čela ledovce a ten ustupuje o cca 10km za rok.
Na základě odlamování pevninských ledovců, které vždy sestupují ze svahů (horských masivů) do moří a oceánů a tyto úlomky vytvářejí v oceánech ledové kry. Ty poté putují v důsledku působení větru a oceánských proudů (viz oceánské počasí a klima) od pevniny či z různých zátok na volný oceán.
Známé zemské ledovce
Na Zemi existují tři největší pevninské ledovce. Nacházejí se zajisté v nejvhodnějších oblastech pro tvorbu ledu s věčným mrazem, které byly zmíněny již v úvodu do problematiky. Jedině věčný mráz a občasné sněžení dává možnost vzniknout obrovským ledovcům, v nichž jsou ukryt velké zásoby vody.
- Lambertův ledovec je největším pevninským ledovcem na Zemi a nachází se v Antarktidě, kde jsou vůbec nejvhodnější podmínky pro vznik takovýchto obrovských mas ledu. Jeho rozměry činí 400 x 100km a tloušťka 2.5km. Je napojen na Ammeryho šelfový ledovec jako prodloužení Antarktického šelfového ledovce.
- Ledovec Jostedal se nachází v Norsku a jeho rozměry činí 64 x 8km, oproti Lambertovu se jedná o relativně malý pevninský ledovec. Tloušťka tohoto ledovce činí 548m a vychází z něho více než 50 ledovcových větví.
- Ledovec Kangerdlugssuaq se vyskytuje v Grónsku a v posledních letech rychleji sestupuje do oceánu. Zatímco dříve se stále pohyboval velmi pomalu, nyní urazí 38m za den. Existuje teorie, avšak není potvrzena, že důvodem urychlení jeho posunu může být globální zvyšování teploty na Zemi. Tím narážíme na další aktuální problematiku spojenou s pevninskými ledovci a tou je jejich ústup.
Ledovcové kry a jejich klasifikace
Mezi led na Zemi počítáme i ledovcové kry. Ledovcová kra vzniká v důsledku lámání souvislého ledovce, podobně jako v případě odlamování souvislé ledové pokrývky (celiny). V případě ledovcových ker jsou tyto kusy ledu různých tvarů o poznání větší.
Z pevninských ledovců, ze štítových či případně šelfových ledových pocházejí ledovcové kry. Tyto plují po oceánech. Poté, co ledovec sestoupí do oceánu (ledovcový splaz), naruší se jeho stabilita v důsledku výskytu teplého vzduchu pod ledovcem. V důsledku toho se ledovec začne lámat na menší kusy a ty padají do oceánu, kde s nimi už manipulují vlny, proudy či slapové jevy. Tyto jevy v oceánu způsobí pohyb ker po oceánu a jejich další štěpení na menší, avšak stále dosti velké kusy v podobě mas ledu, které jen tak neroztají. Kry mohou vznikat i po srážce ledovce, tedy seskupení ledu obrovských rozměrů, s krou, tedy částí určitého ledovce) plující ke splazu tohoto ledovce a po srážce se odlamují vždy další kry a to často velkých rozměrů.
Ledových ker využívají na mořích tučňáci, jako takové přechodný příbytky pro ochranu před lovícími dravci v moři. Každopádně dříve či později musejí tučňáci opět zariskovat a vydat se do vody.
Klasifikace ledovcových ker
Ledovcové kry můžeme rozdělovat pod velikosti a nebo podle charakteristického tvaru. Poté, co se obrovský ledovce rozláme na okraji oceánu na menší a stále poměrně velké kusy, které spadnou do vody nastává jejich další lámání vlivem proudění oceánu = vznik samotných ker. Vzhledem k tomu, že existuje několik druhů ledovců, i kry odlomené z takových ledovců vypadají jinak a dle jejich charakteristických tvarů bylo sestaveno 6 základní druhů ledovcových ker dle tvaru:
1) Dělení dle tvaru
a) Tabulové kry – se strmými hranami a hladkým povrchem připomínající na hladině oceánu obdélníky. Tyto kry pocházejí ze štítových ledovců.
b) Blokové kry – obdoba tabulových ker, taktéž mají kolmé hrany a plochý povrch. Jsou vyšší a připomínají spíše než obdélníky tak kvádry.
c) Klenbové – kry mají zaoblenou špici a většinou hladký povrch jako výše uvedené.
d) Klínové – plochá stěna příkrého typu připomínající svah.
e) Věžové – výrazně se od výše uvedených ker liší kry s vyčnívajícími vrcholy nad hladinou, nejedná se o souvislý útvar jako u výše uvedených.
f) Suchý dok – jsou kry s více než jedním výčnělkem, mezi kterými jsou žlaby do tvaru “U” jakoby odtátého ledu a nachází se tam voda.
A protože se kry dělí na různě velké kusy, tak je klasifikujeme i podle velikosti. Toto dělení zavedla Mezinárodní ledovcová hlídka, angl. Internatioal Ice Patrol. Ledovce se dělí podle velikosti ledu nad hladinou:
2) Dělení dle velikosti
a) Výrostek – o výšce menší než 1m a délce 5m a kratší.
b) Zlomek ledovce – je kra o výšce 1-4m, jejíž délka nepřesahuje 14m.
c) Malá kra – má výšku do 15m a délku 15-60m.
d) Střední kra – s výškou 16-45m a délkou 61-122m.
e) Velká kra – vyčnívá až 75m vysoko, dlouhá je až 213m.
f) Extra velká kra – o výšce nad 75m a délce nad 213m je skutečně obrovský kus gigantického ledovce.
Klasifikace podle velikosti bere v potaz výšku a délku kry nad hladinou, tj. ledu vyčnívajícího. Zde ovšem platí jedna zásada a to tak, že 80-90% celé ledovcové kry se nachází pod hladinou. Takže z kry vyčnívá skutečně jen zlom celé její velikosti a je tak jako celek o mnoho větší. Platí zde zásada, že čím je hustota hmoty ledu větší, což je důsledek výskytu menšího podílu vzduchu v ledu, tak tím větší část ledovcové kry se nachází pod hladinou, neboť je kra těžší a více se tedy potápí. V případě extrémně hustých ker se jedná o téměř nebo zcela ponořenou kru, která nemusí být ani viditelná zvláště za zhoršené dohlednosti nebo tmy či v horším případě při kombinaci obojího.
Životnost ker a jejich nebezpečnost
Jak dlouho taková kra existuje než dojde k jejímu rozpuštění? Kry jsou tvořeny zmrzlou sladkou vodou ze sněhu napadaného i před několika tisíci lety. Pokud projde led procesem zmíněným v odstavcích výše, tzn. sestupem do oceánu, rozlomí se s následkem vzniku ker a dalším štěpením v oceánu, plus poté odnosem různými oceánskými jevy a procesy na volný oceán a to i do velkých vzdáleností od místa spadu ledu do vody.
Tak se během tohoto procesu (např. vlnění způsobující erozi ledu) led tvořící kru mění a přetváří, tj. nabývá různých tvarů. Led také zejména odtává a kra tímto způsobem zaniká. Nicméně míra odtávání závisí na teplotě a vzhledem k tomu, že se ledovce vyskytují ve studených oblastech, tak i tamní oceány jsou studené s teplotami jen několik málo °C nad bodem mrazu. V takové vodě ledovcová kra setrvává skutečně dlouho a to i několik měsíců, než tato velká masa ledu postupně roztaje.
Nebezpečnost ker a jejich vlivy
Ledovcové kry značně ovlivňují lodní dopravu. Velkým příkladem, kdy dokáží způsobit katastrofu je velmi známá tragická událost potopení Titanicu, která má i úspěšné zfilmování. V nedávné době byla zkonstruována loď pro plavby do polárních oblastí, i přesto se tato loď po srážce s krou potopila. Jednalo se o výletní loď Explorer. Volná cesta mořem je v oblastech s tvorbou ledu často nemožná.
Tvoří se zde sezónní nebo trvalý led na moři. I když ledoborce čistí cestu lodím od ledu, tak nejsou přeci jen všemocné. Zvláště nebezpečné jsou ale ledovcové kry, které putují od splazů skutečně hodně daleko na širé moře, kde už existuje lodní provoz. V takových oblastech se musí při provozu lodní dopravy věnovat velká pozornost právě krám. Led je totiž extrémně tvrdým a ostrým materiálem a jak bylo řečeno výše, až 90% kry se nachází pod hladinou. Kra je tedy většinou obrovská oproti části, která vyčnívá na povrch.
Doporučujeme též nás článek z prosince 2019 k tématice Tání Grónských ledovců zrychluje, původní předpovědi platit nebudou.
Reference
Použitá a doporučená literatura:
WHITAKER, R. a kol. The Encyklopedia of Weather and Climate Change. Sydney: Weldon Owen Pty Limited, 2010 (CZ verze STAŘECKÁ, E. PAUER, M. Encyklopedie počasí a změna klimatu. Praha: Svojtka a Co, 2012)
BUCKLEY, B. HOPKINS, J. E. WHITAKER, R. Weather. Sydney: Weldon Owen Pty Limited, 2004 (CZ verze TOLASZ, R. a kol. Počasí – velký obrazový průvodce. Dobřejovice: Rebo Productions CZ, 2006)
COENRAADS, R. a kol. Extreme Earth. New York: The Reader´s Digest Association, 2015 (CZ verze MERTINOVÁ, J. MÍČKOVÁ, K. HANUŠOVÁ, K. a kol. Nespoutané živly planety Země. Praha: Tarsago Česká Republika, 2015)