Woodwardo kolegos paprašė padėti išsiaiškinti mįslingą atradimą: kai buvo ledas, atrodė, kad vieno ežero pakrantės linija aukštesnė už kitą. Jis suprato, kad bet kokia didelė masė ant Žemės paviršiaus, nuo žemynų iki ledynų, gravitaciškai traukia juos supantį vandenį, pašonėje sudarydama pakilimus. Ledo skydo atveju, jam ištirpus, šios vandens papėdės atsitrauks. 1888-aisiais Woodwardas paskelbė darbą, aprašantį šio reiškinio sukeliamų jūros lygio pokyčių skaičiavimą.

Beveik po šimtmečio, 1976-aisiais, Williamas Farrellas ir Jamesas Clarkas atsižvelgė į gravitacijos poveikį, bandydami išsiaiškinti jūros lygio pokyčius, kai pastarojo ledynmečio pabaigoje ištirpo didysis šiaurinis ledo skydas. Kitais metais Clarkas ir Craigas Lingle'iai pritaikė tuos pačius principus, norėdami išsiaiškinti, kas nutiktų, jei suplonėtų ar išnyktų trapus Vakarų Antarktidos ledo skydas. Paaiškėjo, kad didžiojoje pasaulio dalyje vandens lygis pakiltų, bet pietų vandenyno dalyse nukristų, sukurdamas išskirtinį globalų „pirštų atspaudą“.

Šis 1977-ųjų atradimas nebuvo paslėptas kokiame nors nežinomame žurnaliūkštyje – jį paskelbė Nature – bet, kaip bebūtų keista, žinia praslydo nemačiomis. „Jūros lygio atspaudų idėja turi ilgą užmiršimo istoriją,“ sako Mitrovica iš Harvardo Universiteto. Okeanografai toliau kalbėjo apie vidutinį jūros lygį, tardami, kad tirpstantis ledas pasaulyje sukeltų vienodą pokytį. Iki šiol dauguma žemėlapių, vaizduojančių jūros lygio kilimo efektus, paremti šiuo supaprastinimu.

Tačiau tai seniai nesutampa su matavimais. Potvynių matuokliai, stebintys jūros lygį šimtuose pasaulio vietų, rodė vidutinio jūros lygio lėtą kilimą, tačiau yra ir didelės regioninės variacijos. „Potvynių matuoklių duomenis stebintys žmonės matė, kad jūros lygis skirtingose vietose kito skirtingai,“ sako Mitrovica, „bet jie pamiršo apie gravitacijos poveikį, tad manė, jog tai buvo problema.“ 1990-aisiais, TOPEX/Poseidon palydovas pirmą kartą suteikė mums detalų pasaulio vandenynų vaizdą ir patvirtino gluminančias vandenynų reljefo variacijas.

Gravitacijos stiprio skirtumai pasaulyje

Iš pradžių okeanografai įtarė pastarojo ledynmečio spaudimą. Nuo XIX amžiau žinota, kad ledo skydas spaudžia Žemės plutą. Plutai grimztant, gilesnės uolienos plinta į šonus, pakeldamos aplinkines vietoves. Ištirpus ledui ir sumažėjus svoriui, pluta atgauna ankstesnę formą. Nors gravitacijos įtaka dažniausiai būdavo užmirštama, poledynmečio pakilimas buvo plačiai pripažintas.

Didžiuliai Š. Amerikos ir Eurazijos ledo skydai buvo tokie sunkūs, kad sausuma po jais nusileido iki 500 metrų. Kai maždaug prieš 20 000 metų ledas ėmė tirpti, dalis plutos nusileidimo atsistatė labai greitai. „Tai panašu į ištemptos elastingos juostos atšokimą,“ paaiškina Mitrovica. Vėliau procesas vyko daug lėčiau. Kai kurios vietos tebekyla ir dabar – Hudsono įlanka, pavyzdžiui, per metus pakyla centimetru, – tuo tarpu kadaise buvusios aukštesnės vietos tebegrimzta. Tokiose vietose jūros lygis atrodo besileidžiantis arba kylantis.

Poledynmetis prisitaikymas padeda paaiškinti kai kurias vietines variacijas, užfiksuotas potvynio matuokliais, bet ne visas. Pavyzdžiui, atšokimas negali paaiškinti santykinai lėto jūros lygio kilimo Europoje, lyginant su pasauliniu vidurkiu. Okeanografai buvo sumišę, o klimato kaitos neigėjai džiūgavo. Jie rodė neatitikimą kaip klimato mokslo nesėkmę. „Skeptikai privertė mus mąstyti šiek tiek atsargiau,“ pažymi Mitrovica.

Dešimtame dešimtmetyje jis pradėjo kvestionuoti tolygiai prisipildančios vonios modelį. „Pamaniau sau, luktelėkit minutėlę, kodėl tikimės, kad dalykai bus vienodi?“ Kartu su kolegomis, Mitrovica atliko ledo skydo tirpimo simuliacijų seriją, kad pamatytų, kaip reaguoja visa sausumos ir okeano sistema. Be galingų gravitacijos ir greito atšokimo poveikių, komanda atsižvelgė ir į silpnesnius efektus, pavyzdžiui, Žemės sukimosi pokyčius.

Ledo skydo pašalinimas panašus į svorio judinimą ant rato briaunos: tai pakeičia planetos balansą. Pavyzdžiui, ištirpus Grenlandijos ledo skydui, mūsų sukimosi ašis pasislinktų apie puskilometrį link buvusio ledyno. Šiek tiek pasislinktų ir pusiaujo iškilimas. Jis prideda papildomų nelygumų jūros lygio atspaudui, vietomis netgi pusmetriu perkeldamas paviršių aukštyn ar žemyn.

Mitrovica'o komanda 2001 m. parodė, kad įvertinę visus šiuos efektus, galima paaiškinti geografinį potvynio matuoklių duomenų tendencijų įvairovę. „Tai buvo „vaje!“ momentas,“ sako jis. Daugiau žmonių pradėjo į tai kreipti dėmesį, nors jūros lygio atspaudus okeanografija plačiai pripažįsta tik pastaruosius keletą metų.

Tuo tarpu už okeanografija besidominčiųjų rato ribų, kintančio vandens reljefo paminėjimas tebekelia nuostabą, pažymi Mitrovica. „Daug kur skaitant paskaitas, žmones pribloškia žinia, kad šalia ledynų vandens lygis nukrenta.“ Ir šis „šalia“ išties yra gana toli. Tolimas gravitacijos poveikis reiškia, kad jūros lygis nusileis ir už maždaug 2000 kilometrų.

Jei visiškai ištirptų Grenlandijos ledas, jūra šiaurinėje Škotijos dalyje nusektų daugiau, nei 3 metrais. Apie Islandiją ji nusileistų 10 metrų. Nors daugelio Europos pakrančių jūros lygis pakiltų, tai būtų daug mažiau, nei bauginantys pasaulinio vidurkio 7 metrai. Bet visas šis vanduo kažkur turi dėtis, tad tolimesnėse pasaulio dalyse pakilimas būtų didesnis už vidutinį. Ypač nepasisektų Pietų Amerikai, nes ten pakilimas būtų iki 10 metrų.

Damoklo varveklis

Jei gyvenate kelių tūkstančių kilometrų spinduliu nuo Grenlandijos ir esate savanaudis, tokios žinios gali skambėti paguodžiančiai… bet šie skaičiai tinka tik ledo skydui. Antrasis Damoklo varveklis kabo virš mūsų galvų kitame pasaulio pakraštyje, įgavęs Vakarų Antarktidos ledo skydo pavidalą. Jam ištirpus, vidutinis jūros lygis išaugtų nuo 3 iki 6 metrų ir įspaustų visiškai kitokį vandenynų paviršiaus reljefo atspaudą.

Jūros lygis šalia Antarktidos nukris. Piečiausiame Pietų Amerikos gale pakilimas bus nežymus. Bet didžiojoje dalyje pasaulio paplūdimių vanduo pakils daugiau, nei pasaulinis vidurkis. Ypač nepasiseks JAV rytinei pakrantei, ten pakilimas vidutinį viršys iki 25 procentų. Be to, čia viena iš tų vietų, kur pluta pamažu leidžiasi po pastarojo ledynmečio, per metus pažemėdama 2-3 milimetrais.

Tad, kokį vaizdą išvysime? Stebėjimai rodo, kad Grenlandijos ledo skydas masės netenka dvigubai sparčiau, nei Antarktida, kas lyg ir skamba gerai Europai. Bet svarbiausias klausimas – kas nutiks paskui. Nesenos studijos rodo, kad visiškas Grenlandijos ledo skydo ištirpimas yra neišvengiamas, nebent būtų imtasi kokių nors geoinžinerinių veiksmų. Tačiau bendrai sutariama, kad ledo tirpimas truks šimtmečius ar net tūkstantmečius. Niekas to nežino užtikrintai – ankstesnių tirpimų tyrimai suteikia tik ribotą informaciją dar ir dėl to, kad pasaulis niekada anksčiau nėra šilęs taip sparčiai.

Vakarų Antarktidos ledo skydo likimą nuspėti dar sunkiau. Didelė jo dalis guli ant uolų keletu šimtų metrų žemiau jūros lygio, todėl jis itin pažeidžiamas. Šiltas vanduo tirpina ledą daug sparčiau, nei šiltas oras ir jei šiltos srovės ims graužti ledą iš apačios, destabilizuotas ledynas galėtų suirti daug sparčiau, nei dengiantis Grenlandiją.

Čia Natalya'ą Gomez, bakalauro studijas baigusią studentę, dirbančią su Mitrovica, aplankė nušvitimas. „Pamatę atspaudą su dramatišku jūros lygio kritimu aplink ledo skydus, suvokėme, kad tai darys reikšmingą poveikį ledo skydo stabilumui,“ sako ji. Jūrai atsitraukiant, ledą mažiau veiks šiltos srovės. Pernai publikuoti jų skaičiavimai rodo, kad vietinis jūros lygio žemėjimas dėl jo tirpimo turi neigiamą grįžtamąjį ryšį, lėtinantį ledo skydo traukimąsi. „Tai naujausias ir labiausiai jaudinantis posūkis,“ sako Mitrovica.

Iš kitos pusės, apie Vakarų Antarktidą kylantis vanduo dėl Grenlandijos tirpimo gali daryti destabilizuojantį poveikį, o Grenlandija kol kas tirpsta sparčiau. Abu skydai gali netekti žymios ledo dalies per ateinantį šimtmetį ar du, sukurdami jūros lygio atspaudus, kurie bus šių dviejų veiksnių kombinacija.

Panašu, tai nutiko per pastarąjį tarpledynmetį, vykusį prieš 130 000 metų iki 114 000 metų nuo mūsų dienų. Tuo laiku vidutinė pasaulio temperatūra buvo 1 – 2 °C aukštesnė už priešindustrinę – tokį atšilimo lygį pasieksime maždaug šio amžiaus viduryje. Remiantis tokiomis žymėmis, kaip senoviniai paplūdimiai ir koraliniai rifai, manyta, kad vidutinis jūros lygis tuo metu buvo aukštesnis už dabartinį 4 – 6 metrais – tokį potvynį būtų galėjusi sukelti viena Grenlandija. Tačiau toje analizėje nebuvo kreipiamas dėmesys į regionines variacijas.

2009 m. Roberto Koppo iš Princetono universiteto vadovaujama komanda, kurioje buvo ir Mitrovica, iš naujo išanalizavo tuos pačius duomenis, atsižvelgdami į visus žinomus jūros lygį veikiančius faktorius. Jie padarė išvadą, kad vidutinis jūros lygis tuo laiku buvo tikriausiai daugiau nei 8 metrais aukštesnis už dabartinį. „Tai rodo žymų Vakarų Antarktidos ir Grenlandijos [ledynų] sumažėjimą,“ paaiškino Mitrovica.

Kada tas pats nutiks vėl, užtikrintai pasakyti negali niekas. Tačiau bent jau turime daug geresnį supratimą, kur jūros lygis pakils daugiausiai ir kur nukris. Jei norite apsigyventi prie jūros ir nesijaudinti dėl kylančio jos lygio, Grenlandija būtų tinkamiausias pasirinkimas. Tik nesitikėkite kad jūra pasiliks savo vietoje.

Kalvotos jūros

Jūros juda. Tai nėra naujiena. Bet bangos ir potvyniai tėra patys efemeriškiausi jūros dinamiški judesiai. Vėjas, klimatas ir srovės taip pat palieka ilgalaikius pėdsakus okeanų paviršiuje, pakeldami ar nuleisdami jo paviršiaus dalis dienoms, savaitėms, metams ar net tūkstantmečiams.

Virš vandenynų judančios žemo slėgio sritys iškelia paviršiaus sritis, nors tie platūs kupolai retai iškyla aukščiau, nei iki 30 cm. Stiprūs vėjai gali sustumti keleto metrų aukščio vandens kalnus, galinčius pridaryti pražūtingų eibių – kaip parodė superaudra Sandy ir uraganas Katrina.

Vyraujančių vėjų krypties pasikeitimas irgi gali turėti kenksmingą poveikį. Vakarų tropinėje Ramiojo vandenyno dalyje jūros lygis kilo maždaug centimetru per metus – daug greičiau, nei pasaulinis vidurkis – nuo dešimtojo dešimtmečio vidurio. Tada pasikeitė vėjai. Axelio Timmermanno iš Havajų universiteto ir Shayne'o McGregoro iš Naujojo Pietų Velso universiteto Sidnėjuje, Australijoje atlikti skaičiavimai rodo, kad vėjas viską išmaišydavo, pumpuodamas šiltą paviršiaus vandenį į okeano gelmę, sukurdamas vis storesnį ir storesnį šilto vandens sluoksnį. Šiltesnius okeano regionus aukštyn spaudžia šaltesnis, tankesnis aplinkinis vanduo.

Vandenynų srovės sukuria netgi dar patvaresnius jūros paviršiaus reljefus. Pasaulinį srovių konvejerį varo besileidžiantis šaltas, sūrus šiaurės Atlanto vanduo. Priešindamasis Koriolio jėgai, kylančiai dėl Žemės sukimosi, ir leisdamas srovėms tekėti į šiaurės rytus iš Meksikos įlankos į leidimosi zonas, jūros lygis Šiaurės Atlanto dalyse yra žemesnis, nei būtų kitu atveju.

Gėlo, mažesnio tankio tirpsmo vanduo iš Grenlandijos gali sulėtinti ar sustabdyti visą konvejerį, sako Andersas Levermannas iš Potsdamo klimato poveikio tyrimo instituto Vokietijoje. Jei vanduo sustotų, žemesnės sritys pakiltų. Naujausias modelis rodo, kad šis poveikis kiek silpnesnis, nei nuogąstauta anksčiau, bet jei cirkuliacija sustotų visai, vien šis efektas pridėtų pusmetrį prie jūros lygio pakilimo Jungtinėje Karalystėje ir šiaurės rytų JAV.