Antarktický ľadový štít hrá kľúčovú úlohu v našom klimatickom systéme tým, že ovplyvňuje súčasnú a budúcu globálnu strednú hladinu mora prostredníctvom akumulácie, ukladania a vybíjania ľadu. V posledných štyroch desaťročiach sa úbytok hmoty Antarktídy zvýšil šesťnásobne, čo je spôsobené topením ľadových šelfov zospodu a následným ústupom uzemňovacej línie v Západnej Antarktíde, čo vedie k zrýchleniu vybíjania ľadu do oceánu. Budúce simulácie antarktickej hmotnostnej bilancie projektujú straty hmoty až do 150 cm ekvivalentu hladiny mora ročne do roku 2100.

Zrážky sú rozhodujúce pre kompenzáciu drvivej väčšiny úbytku hmoty z Antarktídy do oceánu každý rok (91 %). V budúcnosti sa v scenároch stredne vysokých emisií predpokladá, že čisté zrážky zvýšia povrchovú hmotnostnú bilanciu Antarktídy o 20–30 %. Vo mnohých regiónoch kontinentu je až 40 % čistých zrážok a 70 % variability zrážok spôsobených synoptickými extrémnymi udalosťami.

Jednými z najintenzívnejších mechanizmov transportu vlhkosti smerom k pólom v atmosfére sú atmosférické rieky (AR). Aj keď sa vyskytujú len 1 % času na danom mieste pozdĺž antarktického pobrežia, tieto úzke, pretiahnuté vlákna extrémneho transportu vodnej pary sú spojené s 13 % celkových ročných zrážok a 35 % medziročnej variability zrážok nad Antarktídou. V súčasnosti AR dominujú snehové zrážky na Antarktickom ľadovom štíte, ale sú tiež spojené s väčšinou udalostí extrémneho povrchového topenia v Západnej Antarktíde a na Antarktickom polostrove, čo prispieva k destabilizácii podporných ľadových šelfov.

Nová štúdia využívajúca rozsiahly súbor simulácií klimatického modelu Community Earth System Model, verzia 2 (CESM2) pod scenárom žiarenia Shared Socio-economic Pathway 3-7.0 (SSP3-7.0) skúma, ako sa budú antarktické AR a ich vplyv na zrážky meniť na konci 21. storočia (2066–2100) v porovnaní so súčasnosťou (1980–2014). Štúdia aplikuje polárne špecifický nástroj na detekciu AR.

Kľúčové poznatky a citlivosť na metodiku detekcie:

• Nárast atmosférickej vlhkosti: Nad Južným oceánom a Antarktídou dochádza k exponenciálnemu nárastu atmosférickej vlhkosti, čo posilňuje gradient vlhkosti medzi pólom a rovníkom. Hoci absolútny nárast integrovanej vodnej pary (IWV) je nad kontinentom malý, relatívny nárast je najväčší (1,5-násobok súčasnosti na konci storočia). Existuje veľká variabilita v tomto náraste medzi jednotlivými členmi súboru simulácií.
• Citlivosť na prah detekcie AR: Budúca úloha AR v antarktickom klimatickom systéme je extrémne citlivá na zvolenú metódu detekcie, najmä na to, či prah detekcie zohľadňuje nárast atmosférickej vlhkosti spôsobený Clausius-Clapeyronovým efektom (teplejší vzduch pojme viac vlhkosti).
  • Ak sa na budúcnosť (2066–2100) použije rovnaký prah detekcie AR ako v súčasnosti (1980–2014), frekvencia AR sa zdvojnásobí. Integrovaná frekvencia AR nad ľadovým štítom sa zvýši z 15,0 % na 31,7 %. Zrážky spôsobené AR sa zvýšia 2,5-násobne. Príspevok AR k celkovým zrážkam stúpne na 24 %.
  • Ak sa však prah detekcie AR upraví (škáluje) tak, aby zohľadnil nárast integrovanej vodnej pary v budúcnosti, frekvencie AR v období 2066–2100 sú porovnateľné so súčasnosťou. Zrážky spôsobené AR sa zvýšia len 1,25-násobne. Relatívny príspevok AR k celkovým zrážkam zostane na úrovni približne 13 %.
• Regionálne zmeny a cirkulácia: Aj keď škálovaný prah ukazuje celkovú frekvenciu AR podobnú súčasnosti, dochádza k regionálnym zmenám. Tie sú čiastočne spôsobené zmenami v atmosférickej cirkulácii, ako je posun polárneho tryskového prúdu smerom na východ. Tieto dynamické zmeny hrajú sekundárnu úlohu oproti vplyvu vlhkosti.
• Nárast dažďových zrážok spojených s AR: V súčasnosti AR prispievajú k dažďu najmä v pobrežnej Antarktíde a na ľadových šelfoch. S použitím súčasného prahu detekcie sa predpokladá výrazný nárast dažďových zrážok spojených s AR v budúcnosti. Aj keď dážď tvorí malú zložku celkových zrážok v Antarktíde, nárast dažďa spojeného s AR môže mať značný vplyv na budúcu stabilitu ľadových šelfov. Dážď môže zvýšiť teplotu snehu (firn), znížiť povrchové albedo, vyčerpať vzduch vo firne a spôsobiť eróziu ľadu, čím predpripraví povrch na rozsiahle topenie.

Rozdiel medzi výsledkami s použitím súčasného prahu a prahu škálovaného pre budúci nárast vlhkosti je obrovský. Tento rozdiel ukazuje, ako citlivosť detekcie AR na nárast atmosférickej vlhkosti ovplyvňuje opis budúceho významu AR v antarktickom klimatickom systéme a ich budúce príspevky k povrchovej hmotnostnej bilancii.

Kvantifikácia budúcich zmien v extrémnych zrážkových udalostiach, ako sú tie spojené s AR, je nevyhnutná pre spresnenie odhadov globálneho nárastu hladiny mora v 21. storočí a neskôr. Voľba budúceho prahu AR je rozhodnutie závislé od konkrétneho vedeckého účelu. Napriek existujúcim modelovým odchýlkam v CESM2, robustné nárasty pobrežných zrážok v Antarktíde na konci 21. storočia v scenároch vysokých emisií, vrátane zdvojnásobenia alebo strojnásobenia dažďa, sú konzistentné s výsledkami z iných modelov. To naznačuje, že budúce zvýšenie aktivity AR môže iniciovať komplexné spätné väzby medzi atmosférou, ľadom a oceánom v Antarktíde. JaroR