Kopernik, Tyndall, lodowce i Matterhorn

Alpiniści od zawsze zmagali się z pogodą. Od niedawna muszą sprostać zmianom klimatu.

Masyw Wetterhorn, 1992

Jakiś czas temu, bo w roku 1543, Mikołaj Kopernik ogłosił drukiem i udowodnił rewolucyjną tezę, że Ziemia, jako jedna z kilku planet, okrąża Słońce. Obalił tym samym system geocentryczny, który głosił, że Ziemia stanowi centrum Wszechświata. Teoria Kopernika wzbudzała oczywiste sprzeciwy, ale z biegiem lat coraz więcej badań potwierdzało jej podstawową zasadę, że to Ziemia obiega Słońce, a nie na odwrót. Jednakże również z biegiem lat okazało się, że kopernikańska nauka jest zaledwie zgrubnym przybliżeniem opisu mechaniki nieba, ponieważ zakładała, że planety krążą po orbitach kołowych (kolistych - jeśli kto woli). Gdyby tak było od zawsze, to na Ziemi panowałby idylliczny i stabilny klimat, od początku jej istnienia i odkąd ostygła na tyle, że

Jęzor lodowca Oberer Grindelwald, 1992

mogło na niej zagościć życie. Rzeczywistość okazała się znacznie bardziej złożona. Wszystkie astronomiczne komplikacje, odkrywane z mozołem przez stulecia następujące po opublikowaniu dzieła Kopernika, z czasem zaczęły się układać w bardzo bogatą mozaikę, o wzorze podobnym do wzoru budowanego przez uczonych z dziedzin innych, niż astronomia: paleo-archeologów, biologów, klimatologów i całych zastępów naukowców koncentrujących swoją uwagę na coraz bardziej szczegółowych i rozdrobnionych badaniach Ziemi. Żyjemy w czasach, w których szczególną uwagę naukowców wzbudza sprawa ocieplenia globalnego, czyli powolnego, ale znaczącego wzrostu średniej temperatury Ziemi. Całe wieki badań i pomiarów zaowocowały wiedzą, która wiele tłumaczy, a pomimo to ciągle jest negowana.

Lodowiec na Przełęczy Furka, 2000 r.

Jak to zatem jest z tym naszym klimatem i co by było, gdyby nie interwencja człowieka?

Ob. Gringedwaldgletcher w masywie Wetterhorn, 1992

Klimat Ziemi napędzają dwa silniki, duży i mały: Słońce i aktywność wulkaniczna. Dysproporcja ich mocy jest ogromna, ale działają obydwa, więc trzeba to uwzględnić. Całą energię zewnętrzną Ziemia pozyskuje ze Słońca. Część energii słonecznej pozostaje związana na Ziemi, a część powraca w kosmos, w rezultacie odbicia i wypromieniowania, mówiąc w uproszczeniu. Ponieważ orbita Ziemi wokół Słońca nie jest kolista, tylko eliptyczna, to odległość Ziemia - Słońce ulega zmianom, a co za
tym idzie - ilość energii docierającej do Ziemi również. Niewiele, ale jednak. To jest pierwszy czynnik klimatotwórczy. Elipsa, po której Ziemia okrąża Słońce ma zmienny kształt. Okresowo wydłuża się i skraca, zbliżając się wtedy do kształtu okręgu, ale nigdy go nie osiągając. Oprócz tego cała ta zmienna co do kształtu

Ścieżka turystyczna w lodowcu Furka, 2000 r

elipsa obraca się wokół Słońca, kreśląc w przestrzeni coś na kształt rozety. Im bardziej elipsa orbity Ziemi jest wydłużona, tym większe są różnice w dopływie energii słonecznej do powierzchni Ziemi, w skali roku słonecznego. Pełny cykl zmiany kształtu orbity Ziemi od prawie kolistej poprzez maksymalnie wydłużoną elipsę do ponownie prawie kolistej trwa około 413 tys. lat. Składa się on jednak z pomniejszych cykli, o długościach 95 i 125 tys. lat, dając wypadkową w granicach 100 tys. lat. Jednak to nie jest najważniejszy czynnik klimatotwórczy, choć dosyć istotny. Znacznie ważniejsze jest to, że oś obrotu Ziemi jest niejednostajnie nachylona w stosunku do płaszczyzny jej orbity. Pokazują to wszystkie globusy szkolne. Obecnie kąt nachylenia wynosi 23,5 stopnia, ale jest to kąt zmienny, gdyż waha się pomiędzy 21 a 24,5 stopnia. Pełny cykl zmiany tego kąta nachylenia wynosi 41 tys. lat. Im ostrzejszy jest ten kąt, tym więcej energii słonecznej pozyskuje półkula Ziemi zwrócona w stronę Słońca podczas obiegu rocznego, czyli mówiąc obrazowo - tym gorętsze jest tamtejsze lato, ponieważ to właśnie ten kąt nachylenia odpowiada za pory roku. Obecnie, eliptyczność orbity Ziemi i kąt nachylenia jej osi obrotu układają się w taki sposób, że gdy Ziemia w swej rocznej wędrówce jest najbliżej Słońca (w peryhelium), to oś jej obrotu odchyla się o te 23,5 stopnia w kierunku przeciwnym do położenia naszej półkuli, co powoduje, że na półkuli północnej mamy zimę, a na południowej lato, gdyż najmniejsza odległość Ziemi od Słońca przypada na styczeń. W lipcu Ziemia jest najdalej od Słońca, ale jej oś nachylona jest w jego kierunku, przez co półkula północna jest lepiej oświetlona i nagrzewana, niż półkula południowa (na której zdecydowanie dominuje ocean) i tutaj mamy lato. Jest to o tyle ważne, że o zmianach klimatu w ogromnym stopniu decyduje ilość energii słonecznej docierająca do bardzo wrażliwego rejonu Arktyki. To w tym obszarze uruchamia się "reakcja łańcuchowa", która w złożony sposób skutkuje globalnymi zmianami klimatu.
Do obecnego układu zima-lato w rozumieniu odległości od Słońca przywykliśmy ewolucyjnie, wraz z całą przyrodą ożywioną, w ciągu ostatnich kilkunastu tysięcy lat. Przywykliśmy również do owych 23,5 stopni nachylenia osi, gdyż przy orbitalnym rytmie zmian tego kąta nachylenia, mijają setki pokoleń, zanim zmiana nachylenia osi Ziemi może być w jakikolwiek sposób odczuwalna. Zresztą przy takim tempie, cała przyroda ożywiona ma dość czasu, aby się dostosować do zmiany klimatu. Obecnie kąt nachylenia Ziemi wobec płaszczyzny orbitalnej (ekliptyki) powoli rośnie, czyli zmierza w kierunku bardziej pionowym. Powoli! Co oznacza, że w skali tysiącleci do obu półkul będzie docierać równomiernie coraz mniej energii w lecie i w zimie.

A zatem - będzie się ochładzać. Do tego dochodzi drugi czynnik: obecnie orbita Ziemi znajduje się w fazie zmniejszania mimośrodowości elipsy, czyli odległość od Słońca w punktach przesileń również się zmienia. Spokojnie, to potrwa 100 tys. lat, ale jednak następuje. Są jeszcze dwa inne parametry orbitalne, jeden z nich zwany precesją polega na tym, że oś obrotu Ziemi, oprócz tego, że zmienia się jej kąt nachylenia, zakreśla w przestrzeni stożek, podobnie jak kręcący się bączek-zabawka. W praktyce najlepiej widać to na podstawie wędrówki gwiazdozbiorów na nocnym niebie. Cykl precesyjny trwa 26 tys. lat i również ma pewien wpływ na podaż energii słonecznej na powierzchnię Ziemi. Dygresyjnie rzecz ujmując, gwiazda wskazująca północ w czasach sumeryjskich, zmieniła się z Thubana na Polaris. Przez 6 tysięcy lat. Takie mamy tempo zmian tego parametru. Czwartym czynnikiem, który zwykle jest pomijany w badaniach nad klimatem jest kołysanie się płaszczyzny orbitalnej Ziemi w stosunku do płaszczyzny odniesienia. Jako płaszczyznę odniesienia przyjmuje się orbitalną płaszczyznę Jowisza, gdyż jest ona prawie nieruchoma. Płaszczyzna orbitalna Ziemi oscyluje o kilka stopni w te i wewte, jak spadająca na podłogę pokrywka, w okresie 100 tys. lat, czyli podobnym do okresu zmian kształtu orbity od prawie kolistej do mocno eliptycznej i z powrotem. Cały Układ Słoneczny, podczas swojego cyklu obiegu wokół centrum galaktyki, co trwa około 200 mln lat, "huśta się" wewnątrz Ramienia Oriona, od jego górnej powierzchni do dolnej i z powrotem. Ten cykl mierzy się dziesiątkami milionów lat i trudno powiedzieć, czy ma jakikolwiek wpływ na klimat Ziemi, jednak istnieje hipoteza mówiąca, że jest on odpowiedzialny za wielkie wymierania w Ordowiku i w Permie, jako że przy granicach Ramienia Oriona, Układ Słoneczny jest wyeksponowany na bardzo silny strumień promieniowania kosmicznego, opływającego naszą Galaktykę od zewnątrz. To tak na marginesie.

Kosmos jest cudownie harmonijną mieszanką idealnego porządku i totalnego chaosu.

Podsumujmy zatem kwestię kosmicznego kształtowania klimatu Ziemi, w kontekście jej położenia względem Słońca. Obecnie żyjemy w okresie "pionowania" się osi Ziemi w stosunku do płaszczyzny orbitalnej, przy czym orbita jest łagodnie eliptyczna, z peryhelium przypadającym w styczniu, ale ta elipsa się zaokrągla, a odległość Ziemi od Słońca w dniach przesilenia zimowego powoli się zmienia i będzie zmieniać przez kolejne tysiące lat. Reasumując - kosmicznie będzie coraz zimniej.
Mówiąc całkiem otwarcie, w skali kosmiczno-geologicznej kończy się okres międzylodowcowy, a zbliża się kolejne zlodowacenie. Spokojnie! - Mówimy o skali dziesiątków tysięcy lat, żeby nie było wątpliwości.
Jeśli uwzględnić opisane czynniki i ich okresy zmienności, to "wspólny mianownik" tych cykli wpływów, jako rezultat sumy oddziaływań opisanych czynników, wynosi co najmniej 40 tys. lat, choć niektórzy badacze mówią nawet o 100 tys. lat. Mówiąc w dużym uproszczeniu, to w takim właśnie rytmie klimat Ziemi zmienia się od jednej skrajności do drugiej i z powrotem. I to jest cykl naturalny. Podkreślmy - jest to w dużym uproszczeniu, z pominięciem silnych efektów sprzężeń zwrotnych i wpływu innych czynników kosmicznych oraz z pominięciem chwilowych (w skali geologicznej) zaburzeń klimatu wynikających z aktywności wulkanicznej.

Plamy na Słońcu

 Właściwie, to wszystkie te pominięte tutaj czynniki, obecnie również pracują na rzecz ochłodzenia klimatu. Zupełnie nic, co pochodzi z zewnątrz, nie sprzyja ocieplaniu Ziemi. A jednak się ociepla....
Słońce - nasze nieocenione źródło energii, definitywnie kształtujące nasz klimat, też miewa swoje humory. Podstawową cechą tego źródła, z punktu widzenia klimatu, jest jego moc, czyli aktywność słoneczna. Pomimo to, Słońce pracuje wyjątkowo równomiernie. Cykle aktywności, określane ilością plam na Słońcu, trwają po 11 lat, z dodatkowym (hipotetycznym) cyklem około- 400-letnim, kiedy wkrada się okresowe zaburzenie aktywności, powodujące zmniejszenie dopływu energii promienistej do Ziemi. Ostatnio takie zjawisko na większą skalę miało miejsce na przełomie XVII i XVIII wieku i jest znane jako Minimum Maundera, lub "mała epoka lodowcowa". Był to okres bez plam na Słońcu. Przez kilkadziesiąt lat na Ziemi było bardzo zimno, a o siarczystych mrozach w tamtej epoce opowiadano legendy.

Duża grupa plam słonecznych

 Obecnie pewne przesłanki wskazują na to, że aktywność Słońca ponownie maleje, gdyż nawet maksimum jego aktywności, które w tym cyklu przypadało około roku 2003 było słabsze, niż w kilku wcześniejszych cyklach, a obecnie trwający okres niskiej aktywności Słońca przedłuża się w widocznym stopniu. Co oznacza, że dopływ energii promienistej do Ziemi jest nieco słabszy. Generalnie jednak Słońce pracuje nad wyraz równomiernie, a wahania podaży energii na Ziemię nie przekraczają ok. 1%. Tak, czy owak, z pewnością nie otrzymujemy od Słońca więcej energii, niż zwykle, czyli na przykład, niż 100, czy 50 lat temu. Raczej otrzymujemy tej energii ociupinkę mniej.

Jakim więc cudem, przy opisanych warunkach orbitalnych i małej aktywności Słońca, obserwujemy raptowny wzrost temperatury Ziemi, którego wyrazistą ikoną jest szybkie znikanie lodowców arktycznych i górskich, skoro nie jest to "wina" ani mocy Słońca, ani cyklu orbitalnego? Dlaczego z alpejskich przewodników wspinaczkowych rok po roku znikają kolejne drogi lodowe i mikstowe, w górach Azji Środkowej deszcz pada na ponad 5,5 tys. m n.p.m., od dwóch lat nikt nie wszedł na K2 z powodu potężnych lawin, a pod (nader wczesny!) koniec sezonu, lodospad pod Gaszerbrumami rekonfiguruje się prawie każdej doby, zastawiając śmiertelne pułapki w miejscach trasowanych "przedwczoraj"? Dokąd odchodzą kultowe "śniegi Kilimandżaro"? Jakim cudem peruwiański, wysokogórski lodowiec Quelccaya w niespełna trzy dekady odsłonił warstwy gleby morenowej ze szczątkami i nasionami roślin sprzed ponad 5 tysięcy lat? Skąd bierze się bulgotanie metanu uwalnianego z klatratów pod wodami Arktyki? I "gaz bagienny" na Syberii, gdzie przez tysiąclecia panowała wieczna zmarzlina? Skąd niepokój Szwajcarów o ich symbol - spojony lodem, magiczny Matterhorn?

Gorner pod masywem Breithorn, 2000

Lodowiec Gorner, 2000

W górach świata topnieją odwieczne lodowce. W Andach, w Alpach, w górach najwyższych, dzieją się rzeczy dziwne. Ustępujące lody odsłaniają formacje skalne, których ludzkie oko nigdy nie widziało. Od dwóch lat nikt nie wszedł na K2, na sąsiednie ośmiotysięczniki weszli nieliczni, a sezon letni w Karakorum kończy się jak hejnał mariacki - zanim wybrzmi ostatni dźwięk. Położenie i ustawienie Ziemi wobec Słońca miało jak dotąd absolutnie decydujący wpływ na klimat, obok drugiego czynnika sprawczego - aktywności Słońca i kilku drobniejszych czynników, co do wpływu których nie ma jednak całkowitej pewności. W ciągu ostatnich około dwustu lat "coś" wytrąciło Słońcu palmę pierwszeństwa i klimat na Ziemi zaczął dryfować "pod prąd". W ostatnim półwieczu ów "dryf" przerodził się w katapultowanie.

i dalej, po Grandes Jorasses

Wieczne śniegi na grani masywu Mt Blanc

Z perspektywy minionych dwóch-trzech lat i wydarzeń w rejonie K2, Broad Peak i Gaszerbrumów, można zaryzykować tezę, że niektóre niepowodzenia sportowe - pośrednio - były  rezultatem niedoszacowania skali zmian klimatycznych w tamtym rejonie świata. Kto wie, co uruchomiło lawinę seraków, która w 2014 roku zabiła szesnastu szerpańskich przewodników (sic!) na Icefall'u Khumbu pod Everestem. Kto jak kto, ale Szerpowie znają te góry i ich obyczaje, a pomimo to, doszło do tego wydarzenia. Przed ok. 25 laty cofający się lodowiec w dolinie Oetztal wydał szczątki Oetzi'ego - człowieka zmarłego 5,3 tys. lat temu. Obecnie Alpy odsłaniają coraz więcej prehistorycznych artefaktów, przez tysiące lat zakrytych grubą warstwą lodu. Wstęp dla turystów do niektórych miejsc jest ograniczony lub zabroniony, z obawy przed ich ingerencją w odsłaniające się artefakty i dane prehistoryczne. Przykłady można mnożyć.

Wg badań National Snow and Ice Data Center obecna zmiana klimatu ma znaczący wpływ na własności mechaniczne śniegu i lodu. W 2016 roku na K2 cudem nie doszło do ogromnej tragedii, w wyniku zejścia gigantycznej lawiny na wysokości ponad 7 tys. m n.p.m. Ta lawina całkowicie unicestwiła w pełni wyposażony obóz dla ponad 20 ludzi, na szczęście wtedy niezamieszkany. Według wielu badaczy lodowców i zjawisk klimatycznych, w Karakorum ma miejsce anomalia polegająca na "niedostosowaniu się" tego łańcucha górskiego do ogólnego światowego trendu zanikania lodowców, a - co może jest trochę zabawne -  modelem tej anomalii jest... rejon Baltoro.

Klimatyczne zmiany na Ziemi zaczynają się dawać we znaki coraz

Matterhorn - fragment ściany południowej

mocniej. Nie wystarczają już coraz bardziej zawodne prognozy meteo, trzeba  również uwzględniać trend klimatyczny, który jest już dość dobrze rozpoznany. Nad Azją dodatkowo zalega brunatna chmura - ogromne nagromadzenie zanieczyszczeń powietrza ze spalania byle jakich paliw przez trzymiliardową społeczność w regionie, co dodatkowo znacznie pogarsza lokalną sytuację klimatyczną i destabilizuje formacje lodowe w górach wysokich.

John Tyndall, 1820 - 1893
Źródło: Wikimedia, public domain

 A w Europie? Powróćmy do motywu tytułowego. Kilka lat temu, szwajcarscy naukowcy zainstalowali skomplikowany system mierników monitorujących temperatury i odkształcenia oraz ruchy mikrosejsmiczne warstw górotworu w północnej ścianie Matterhornu. Wyniki z pierwszych 10 lat pomiarów mogą budzić obawy. Mnie jednak bardziej fascynuje rejon zachodniej ściany Matta, do której turystycznego dostępu broni lodowiec  Zmutt (właściwie, to: Z'Mutt), no i bariery czasowo-logistyczne. Mam niewiele własnych zdjęć rejonu ujścia tego lodowca w kierunku przysiółka Z’Mutt, zdjęć sprzed ok. 15-16 lat, na których jęzor lodowca wygląda dość honornie. Takim go też zapamiętałem. Rejon ten podlega silnemu działaniu Słońca. Ubiegłoroczne zdjęcia satelitarne i parę nowych zdjęć wykonanych przez znajomych alpinistów w tym rejonie, wskazują na znaczny ubytek ilości lodu,

Matterhorn - ściana północna, 2000 r

wypełniającego kocioł pod zachodnią ścianą.

Zachodnia ściana i kocioł Tiefmatten, wrzesień 2016

Dla mnie, jako turysty niewyszkolonego w poruszaniu się po lodowcach, jest to zmiana jakościowa, chociaż pokryty skalnym gruzem lodowiec jest znacznie bardziej niebezpieczny, niż by to się mogło wydawać na podstawie zdjęć. Nie można tam tak po prostu sobie wejść. Obserwacje zachodniego zaplecza Matterhornu  dają wiele wskazówek o wpływie ocieplenia na zasoby lodowcowe Alp, co ma dodatkową wymowę symboliczną, związaną ze znaczeniem osoby profesora Johna Tyndalla - pierwszego zdobywcy Weisshornu -  który był również jednym z pionierów eksploracji masywu Matterhornu (stąd Pic Tyndall w grani Lion) i który "wymyślił" efekt cieplarniany, ponad 150 lat temu. A teraz, ów dawno temu przewidziany przez niego efekt cieplarniany, pomalutku zmienia oblicze góry, którą ten wielki uczony kiedyś eksplorował, jako jeden z pionierów.

Lodowiec u podstawy grani Z'Mutt (zachód)

Wszystkie zdjęcia własne