רובנו מכירים הסיפור על ארכימדס, היווני החכם שנכנס לבית המרחץ, הבחין בעליית פני המים באמבטיה, הבין את חוקי הציפה שאחראים לכך ומיהר לפרסם את התגלית ברבים, עירום כביום היוולדו, תוך שהוא צועק "אאוריקה!" (ευρηκα; "מצאתי" ביוונית). הסיפור הזה לא מגובה בראיות של ממש, וייתכן שאף לא התרחש מעולם, אך המרכיב הפחות דרמטי בו – חוקי הציפה – מבוסס בהחלט.
ארכימדס הבין שציפה היא למעשה איזון בין שני כוחות: כוח המשיכה, שמושך את הגוף למרכז כדור הארץ, וכוח הציפה שמפעיל הנוזל על הגוף השקוע בו. בעוד שהראשון תלוי במסה של הגוף הצף, השני תלוי בנפח השקוע במים. אותם חוקי ציפה מתארים, בקנה מידה גדול במיוחד, גם את ציפת היבשות: למרות התחושה שהן יציבות ונייחות, היבשות למעשה "צפות" על שכבת החומר הצמיגי שזורם באיטיות במעטפת כדור הארץ.
קרחון בגודל גוש דן התנתק מאנטארקטיקה
הציפה, אם כן, תלויה במסת היבשות ובנפח שלהן, ואפשר להסיק שהפשרת קרחונים על פני כדור הארץ תוביל לשינוי במסה הזאת. מה קורה כשהמסה מתחילה להשתנות? מחקר חדש, שפורסם באוגוסט השנה בכתב העת Science, בחן את העתיד הצפוי למפלס פני הים בכדור הארץ, ולראשונה כלל בחישובים גורם שלא היה במוקד המחקר עד כה: השינויים בציפה של יבשת אנטארקטיקה, שצפויה להתרומם לאיטה – במידה שונה בחלקיה השונים – ככל שהמסה שלה תפחת. הדבר צפוי להשפיע על מהירות עליית פני הים ועל כיווניותה.
הקרחונים יורדים, המים עולים
כשמתווספת לגוף מסה, הוא שוקע עמוק יותר במים. כך נוצר איזון בין כוח המשיכה לכוח הציפה. הדבר ניכר בספינות משא ששקועות עמוק במים כשהן עמוסות, אך צפות גבוה יותר ללא המשא. כמו הסחורה שעל הספינות, גם אנחנו "מפליגים" על פני היבשות, שצפות, כאמור, על גבי חומר צמיגי במעטפת כדור הארץ. תוספת של קרחונים כבדים ליבשת משקיעה אותה עמוק יותר, בדיוק כמו את הספינות מהדוגמה, עד שכוח הציפה מאזן את תוספת המשקל.
3 צפייה בגלריה
A-B: גובה פני המים בשנת 2150 ובשנת 2500 לפי מודל התחממות מתונה; E-F: גובה פני המים לפי מודל התחממות מהירה. חיזוי השינויים במפלס האוקיינוסים עקב אובדן הקרחונים באנטארקטיקה
(איור: מתוך Gomez et al)
הפשרת הקרחונים בשנים האחרונות, שמקטינה את המסה, גורמת להתרוממות יבשת אנטארקטיקה – תהליך המכונה "התרוממות פוסט-קרחונית", שיש לה השלכות רבות ומורכבות על כדור הארץ. "כשקרוב ל-700 מיליון אנשים גרים באזורי החוף, וכשהעלות הפוטנציאלית של עליית מפלס הים מגיעה לטריליוני דולרים עד סוף המאה, הבנת אפקט הדומינו שייגרם מהפשרת הקרח באנטארקטיקה היא חיונית", אמרה נטליה גומז (Gomez), שהובילה את המחקר, לאתר ScienceAlert.
החוקרים בחנו את הקשר בין התרוממות היבשת לקרחונים הנמסים, והתחשבו בתכונות החומר במעטפת כדור הארץ, שעשוי כאמור להשפיע על מידת הציפה. ממצאי המחקר מראים שצמיגות חומר המעטפת של כדור הארץ, שמשתנה תחת יבשת אנטארקטיקה, משפיעה על קצב התרוממותה של היבשת. למשל, באזורים שבהם המעטפת יותר צמיגית, המודל צופה התרוממות בקצב מהיר במיוחד; התרוממות שצפויה להתרחש תוך עשרות שנים, ולא אלפים, כפי שאולי היה קורה באופן טבעי.
החוקרים נעזרו בנתונים שנאספו כדי לבנות מודלים תלת-ממדיים שמדמים את עליית מפלס הים בעקבות השינויים במסת היבשת. בכל מודל הוגדרו תנאים שונים, כדי לבחון את התוצאות של מגוון תרחישים. בתרחיש של התחממות מתונה, מי הקרחונים הנמסים מאנטארקטיקה יוסיפו כ-1.7 מטרים לעלייה במפלס פני הים עד שנת 2500. במקרה כזה, התרוממות אנטארקטיקה תוכל לסייע בהפחתת עליית מפלס פני הים.
היבשת המתרוממת תרחיק חלק מהקרח מן המים ותדחה את המפגש ביניהם, שמאיץ את הפשרת הקרח בגלל מגעו עם הטמפרטורה הגבוהה יחסית של המים. אם נאט את ההפשרה, הקרח יספיק לצוף ולהתרומם הרחק ממי האוקיינוס החמים יותר, וכך יוותר קפוא זמן רב יותר. לעומת זאת, בתרחיש של התחממות מהירה קצב הפשרת הקרחונים יהיה מהיר יותר מקצב התרוממות היבשת, ומפלס פני הים יעלה בכ-19.5 מטרים – יותר מפי עשרה בהשוואה לתרחיש הקודם – כך שהשפעת התרוממות היבשת תהפוך זניחה.
העלייה כבר כאן
כיוון שכדור הארץ אינו כדור מושלם, לא כל חלקיו יושפעו מהשינויים באותו אופן. המיקום, השפעות כוח הכבידה, מבנה היבשה ותכונות המעטפת הצמיגה – כל אלה מכתיבים איך יושפעו חלקים שונים של כדור הארץ. כך, למשל, אזור קו המשווה יחווה עלייה גבוהה מהממוצע בגלל מיקומו. לפי נתונים שנאספו בנאס"א, מדינות באזור הזה כבר מושפעות מהעלייה במפלס פני הים. בשלושים השנים האחרונות נצפתה עלייה של כ-5 עד 11 סנטימטרים בגובה פני הים בחופי קיריבטי, מדינת איים באוקיינוס השקט.
באי טראווה, שם שוכנת בירת המדינה והגובה המרבי מעל פני הים הוא שלושה מטרים, התושבים סובלים מהצפות שהולכות והופכות תכופות יותר. הנשיא הקודם של המדינה אף רכש שטח אדמה באיי פיג'י, על מנת שישמש את "פליטי האקלים" אם ייווצר בכך צורך. סכנה דומה משחרת לפתחן של מדינות איים נוספות באוקיינוס השקט ובכלל, כמו טובלו, איי מרשל והאיים המלדיביים. הפשרת הקרחונים בקטבים, שגורמת להצפות באזור קו המשווה, יוצרת מעין "אי צדק גיאולוגי".
"המחקר מסמן פריצת דרך ביכולת שלנו לחזות טוב יותר את ההשפעות של שינויי האקלים על עליית הימים, ולספק מידע על מדיניות סביבתית יעילה", אמר חוקר הקרחונים רוב דקונטו (DeConto), שהיה שותף במחקר. החוקרים מזהירים שהמודל לא כולל את כל המידע הרלוונטי, בשל היעדר נתונים לגבי המעטפת במערב אנטארקטיקה, כך שאי אפשר להסיק ממנו מסקנות ודאיות. יותר מכך, המודל לא כלל את הקרחונים הנמסים בגרינלנד ובהרים הגבוהים ברחבי כוכב הלכת שלנו. שיפור מודלים כאלה יאפשר לנו להיערך ביתר יעילות להשפעות הצפויות של שינויי האקלים.
שקד אנגלברג, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
