Co pozorujeme
Změna hmotnosti ledového příkrovu vyjadřuje, o kolik se mezi dvěma určenými okamžiky změnila celková hmotnost ledu a sněhu v Grónsku nebo Antarktidě. Kladná hodnota znamená přírůstek, záporná úbytek. Výsledek může popisovat celý příkrov, jeho část nebo rychlost změny za jeden rok.
Takto vymezenou veličinu používají práce, které ji určují z pohybu a tloušťky ledu, ze změny výšky povrchu i ze změn gravitačního pole Země. Jejich společným cílem je zjistit rozdíl mezi hmotností na začátku a na konci období, přestože k němu docházejí různými měřeními. Definici postupně používají například Rignot a Thomas, 2002, Shepherd et al., 2012, IMBIE Team, 2018, IMBIE Team, 2020 a Otosaka et al., 2023.
Hmotnostní bilance je součet všech přírůstků a úbytků během zvoleného období. Sníh přidává hmotnost na povrchu; voda odtékající z příkrovu a led překračující linii ukotvení ji z pevninské části odvádějí. Metoda označovaná jako vstup–výstup tyto složky odhaduje odděleně. Výškoměry a gravitační družice naproti tomu sledují jejich výsledný součet. Toto rozdělení popisují metodické přehledy Otosaka et al., 2023 a společné vyhodnocení IMBIE.
Zveřejněné číslo je změna vůči zvolenému počátku, nikoli zvážení celé zásoby ledu. Družice například zjistí, že se od dubna 2002 změnilo rozložení hmoty v Grónsku. Z této změny lze vypočítat úbytek v gigatunách, aniž by bylo nutné znát absolutní hmotnost každého kusu ledu. Počáteční bod grafu proto bývá nastaven na nulu a další hodnoty ukazují rozdíl vůči němu.
Do hlavního výsledku se započítává především led spočívající na pevnině. Za linií ukotvení pokračuje část antarktického ledu jako plovoucí šelf; ten se sleduje samostatně a není součástí zde uváděné změny hmotnosti pevninského příkrovu. Zvláštní pozornost vyžadují také menší ledovce na okrajích Grónska a Antarktidy. Některá gravitační měření je kvůli hrubšímu prostorovému rozlišení zachytí spolu s příkrovem, zatímco výškové výpočty je mohou oddělit. IMBIE tento rozdíl výslovně testovala; po odečtení okrajových ledovců se její odhad úbytku změnil o 4,1 % v Grónsku a o 3,3 % v Antarktidě, tedy méně než uváděná nejistota výsledku. Otosaka et al., 2023, oddíl 5
Historie pozorování
Měřické výpravy dokázaly sledovat jednotlivá místa na příkrovech už dříve, ale celé Grónsko ani Antarktidu nebylo možné pravidelně přeměřovat ze země. První družicový výškoměr určený pro oceán ukázal, že lze z oběžné dráhy mapovat také led. Brooks a kol. v roce 1978 sestavili z měření družice GEOS-3 mapu povrchu jižního Grónska a navrhli, aby se opakovanými přeletovými profily hledaly budoucí změny. Brooks et al., 1978
Souvislé družicové výškové záznamy začínají roku 1992 evropskou družicí ERS-1. Wingham a kol. porovnali její opakované radarové profily Antarktidy z let 1992–1996 a zveřejnili jeden z prvních kontinentálních odhadů změny výšky. Později na stejné pozorování navázaly ERS-2, Envisat, laserový ICESat, CryoSat-2 a ICESat-2. Wingham et al., 1998 a Nilsson a Gardner, 2026
Jiná větev měření porovnávala množství sněhu přidaného na povrchu s ledem, který odtéká přes okraj příkrovu. Družicové snímky postupně zpřesnily rychlost proudění a radarová měření tloušťku ledu. Rignot a Thomas v roce 2002 shrnuli takto sestavené bilance Grónska a Antarktidy a současně ukázali, které části výpočtu byly tehdy nejisté. Rignot a Thomas, 2002
Třetí postup umožnila dvojice družic GRACE vypuštěná v roce 2002. Velicogna a Wahr zveřejnily první odhady změny hmotnosti Grónska v roce 2005 a Antarktidy v roce 2006 přímo z proměn gravitačního pole. Původní GRACE měřila do roku 2017; navazující GRACE-FO poskytuje data od června 2018. Velicogna a Wahr, 2005, Velicogna a Wahr, 2006 a NASA/JPL: přehled misí
Jednotlivé týmy zpočátku publikovaly výsledky s různými hranicemi, obdobími a korekcemi. Projekt IMBIE je poprvé převedl na společné zadání a v roce 2012 spojil výškoměrná, gravitační a vstupně-výstupní měření za roky 1992–2011. Samostatná vyhodnocení Antarktidy a Grónska následovala v letech 2018 a 2020; současný společný soubor prodlužuje záznam do konce roku 2020. Shepherd et al., 2012, IMBIE Team, 2018, IMBIE Team, 2020 a Otosaka et al., 2023
Jak vzniká zveřejněný záznam
Výška povrchu
Družicový výškoměr vysílá k povrchu radarový nebo laserový impuls a měří dobu jeho návratu. Z polohy družice a této doby se určí výška bodu na ledu. Opakované průlety ukážou, kde se povrch mezi dvěma daty zvýšil nebo snížil. Jednotlivé profily se spojí do mapy a chybějící místa se odhadnou podle okolních měření. Radar může pronikat do sněhu různě hluboko, zatímco laser častěji ztrácí měření pod mraky; zpracování proto sleduje vlastnosti odrazu i rozdíly mezi družicemi. Otosaka et al., 2023 a Nilsson a Gardner, 2026
Změna výšky se potom převádí na změnu hmotnosti. Nejprve se odečte pohyb skalního podloží a změna objemu firnu, která vznikla stlačením nebo rozpínáním vzduchových mezer. Zbývající objem ledu se násobí jeho hustotou. Právě model firnu rozhoduje, zda pozorované snížení povrchu znamená úbytek ledu, nebo zhutnění sněhu bez stejného úbytku hmotnosti. Současný grónský soubor Nilssona a Gardnera používá dva nezávislé modely firnu a jejich rozdíl započítává do nejistoty. Nilsson a Gardner, 2026
Změna gravitačního pole
GRACE a GRACE-FO tvoří vždy dvě družice letící po téměř stejné dráze přibližně 220 kilometrů za sebou. Když první přeletí nad oblastí s větší hmotností, nepatrně zrychlí a vzdálenost mezi družicemi se změní. Přístroje opakovaně měří tuto vzdálenost s mikrometrovou přesností. Z měsíce přeletů pak vznikne globální mapa změny gravitačního pole a z ní mapa přesunu hmoty. NASA/JPL: jak GRACE-FO měří gravitaci
Gravitační mapa zachytí všechny přesuny hmoty, nejen led. Z výpočtu se proto odstraňuje známý vliv atmosféry, oceánu a vody na pevnině. Zvlášť důležitá je pomalá odezva zemského pláště na dávné zatížení ledem, označovaná jako glaciálně izostatické vyrovnávání. Její velikost se počítá modely a v Antarktidě patří k hlavním zdrojům nejistoty. Tapley et al., 2019 a Caron a Ivins, 2020
Měsíční gravitační řešení rozezná změny na plochách o rozměru stovek kilometrů. Při vyhlazení může část signálu přesáhnout hranici příkrovu nebo se naopak ztratit; tato vlastnost se označuje jako únik signálu. Týmy jej opravují různými maskami a výpočty soustředěné hmoty. GRACE proto výborně určuje celkovou změnu velkého území, ale nedává přesnou hmotnost jednotlivého údolního ledovce. Rozsah rozdílů mezi šestnácti gravitačními řešeními vyhodnotili Otosaka et al., 2023.
Vstup a výstup ledu
Třetí postup sestavuje účet přírůstků a úbytků. Množství ledu překračujícího linii ukotvení se vypočítá z jeho rychlosti a tloušťky na profilech napříč proudem. Rychlost poskytují opakované radarové a optické snímky; tloušťku měří radar z letadel a družicové mapy podloží. Součet všech profilů udává výstup ledu z pevninské části. Základ metody popsali Rignot a Thomas, 2002; novější antarktický výpočet zveřejnili Rignot et al., 2019.
Přírůstky a úbytky na povrchu poskytují regionální modely, do nichž vstupují měření počasí, družicová data a fyzikální popis sněhu. Od výsledku na povrchu se odečte tok přes linii ukotvení. Tento postup má výhodu, že ukáže obě části účtu samostatně, zároveň však dědí nejistotu modelu sněhu, tloušťky i rychlosti ledu. Pro Grónsko jej s veřejně dostupnými vstupy zpracovali Mouginot et al., 2019 a King et al., 2020.
Jak IMBIE spojuje výsledky
IMBIE nejprve převede každý příspěvek na stejné oblasti, měsíční časové body a jednotky. Z jednotlivých záznamů vypočítá změnu v posuvných tříletých úsecích, aby mezi sebou šly porovnat výsledky s odlišným časovým rozlišením. Potom samostatně spojí všechna výšková, všechna gravitační a všechna vstupně-výstupní řešení. Teprve tři výsledky měřicích skupin se spojí do konečného odhadu; skupina s mnoha podobnými výpočty tak automaticky nepřeváží metodu zastoupenou jedinou prací. Otosaka et al., 2023, oddíl 3
Nejistota konečného výsledku obsahuje nejistotu uváděnou jednotlivými týmy i jejich vzájemný rozptyl. U výškoměrů do ní vstupuje zejména pokrytí, převod výšky na hmotnost a model firnu. U gravitační metody zahrnuje korekci pohybu zemského pláště a únik signálu přes hranice. U vstupně-výstupního postupu pochází z měření toku ledu a modelovaného povrchového účtu. Výsledný interval tedy nevyjadřuje přesnost jednoho čidla, ale celý postup od družicového měření po kontinentální součet.
Zveřejňovaná data
Spojení tří postupů
IMBIE: Grónsko a Antarktida 1992–2020
Dvanáct tabulek CSV obsahuje roční změnu hmotnosti, její nejistotu, kumulovaný součet a jeho nejistotu v gigatunách i milimetrech. Samostatné soubory jsou pro oba příkrovy dohromady, Grónsko, celou Antarktidu, západní a východní Antarktidu a Antarktický poloostrov. Vydání spojuje 50 odhadů ze 14 družicových misí a končí 31. prosince 2020.
Stáhnout tabulky a dokumentaci Metodická studie Výpočetní kód
Měsíční gravitační měření
NASA GRACE a GRACE-FO 2002–2025
NASA zveřejňuje měsíční změny hmotnosti Grónska a Antarktidy od dubna 2002 do března 2025, odvozené z dvojic gravitačních družic. Původní měření GRACE končí v roce 2017 a GRACE-FO navazuje od června 2018; mezera mezi misemi zůstává v datech označená. Obrázky a animace lze stáhnout přímo, vědecké soubory jsou dostupné po bezplatné registraci NASA Earthdata.
NASA Earth Indicator a data Obrázky a animace 2002–2025 JPL mascon data
Evropský gravitační produkt
Copernicus Ice Sheet CCI, verze 5
Climate Data Store nabízí měsíční gravitační bilanci obou příkrovů z období misí GRACE a GRACE-FO. Balíček obsahuje zpracované hodnoty i dokumentaci kvality, byl aktualizován 27. října 2025 a je vydán pod licencí CC BY 4.0. Přesné počáteční a koncové měsíce jsou uvedeny u zvolené části při stažení.
Výškové změny
ITS_LIVE Greenland 1992–2023
Soubor spojuje šest radarových a laserových družic do měsíčních map změny výšky Grónska s rozlišením přibližně 1,9 km. Zvlášť rozlišuje vlastní příkrov a okrajové ledovce. Autoři zveřejnili mapy, model výšky, odhad hmotnosti, nejistoty i přesný postup převodu pomocí dvou modelů firnu.
Srovnání měřicích postupů
Tři postupy nezačínají stejnou veličinou. Výškoměr zaznamenává polohu povrchu, gravitační dvojice přesun hmoty a metoda vstup–výstup množství přidaného a odvedeného ledu. Jejich pomocná data a hlavní chyby se proto liší. Shoda po sjednocení oblasti a období je silnější kontrolou než shoda několika výpočtů založených na témže družicovém přístroji.
V Grónsku jsou pro společné období 2003–2018 výsledky tří skupin blízko u sebe: jejich rozptyl činí 19 Gt za rok. V Antarktidě pro roky 2002–2019 je rozptyl přibližně čtyřikrát větší. Největší rozdíl vzniká ve východní Antarktidě, kde je změna malá ve srovnání s rozlohou oblasti a kde korekce pomalého pohybu zemského pláště výrazně ovlivňuje gravitační odhad. Otosaka et al., 2023
Graf současně ukazuje hranici takového srovnání. Každý sloupec je průměr za celé společné období, takže neukazuje jednotlivé roky. Shoda grónských sloupců proto znamená podobný průměrný úbytek mezi roky 2003 a 2018, nikoli totožné měsíční hodnoty. U východní Antarktidy zas intervaly zasahují na obě strany nuly; z tohoto srovnání nelze spolehlivě určit ani malé znaménko změny.
Pozorování
Společné vyhodnocení výškoměrů, gravitačních družic a metody vstup–výstup ukazuje, že se součet hmotnosti grónského a antarktického příkrovu mezi začátkem roku 1992 a koncem roku 2020 zmenšil. Změna nebyla v každém roce stejně velká a nebyla rovnoměrně rozložena mezi oba kontinenty ani mezi části Antarktidy. Otosaka et al., 2023
Za celé období 1992–2020 činil spojený úbytek 7 563 ± 699 Gt. Odpovídá 21,0 ± 1,9 mm globální střední hladiny moře. Přepočet pouze vyjadřuje tutéž změnu hmotnosti v jiné jednotce: přibližně 360 Gt pevninského ledu odpovídá jednomu milimetru globální hladiny. Nejde o samostatné měření oceánu ani o tvrzení, že hladina byla v každém místě vyšší přesně o tuto hodnotu.
Grónsko ztratilo za 29 let 4 892 ± 457 Gt, v průměru 169 ± 16 Gt za rok. Roční hodnoty výrazně kolísaly: IMBIE uvádí úbytek 86 ± 75 Gt v roce 2017 a 444 ± 93 Gt v roce 2019. Proto je nutné odlišit průměr celého období od výsledku jednotlivého roku. Otosaka et al., 2023, tabulka 1
Antarktida ztratila ve stejném období 2 671 ± 530 Gt, což odpovídá 7,4 ± 1,5 mm globální hladiny. Západní Antarktida vykazovala průměrný úbytek 82 ± 9 Gt za rok a Antarktický poloostrov 13 ± 5 Gt za rok. Pro východní Antarktidu vychází malý přírůstek 3 ± 15 Gt za rok; interval nejistoty je však větší než samotný odhad a zahrnuje přírůstek i úbytek. Přesné pozorování proto zní, že znaménko malé změny východní Antarktidy není pro celé období spolehlivě rozlišeno.
Průměrný společný úbytek v prvních pěti letech 1992–1996 činil 105 Gt za rok. V posledních pěti letech souboru 2016–2020 činil 372 Gt za rok. Tato dvě čísla jsou pětileté průměry a nejsou vybrána z jediného mimořádného roku. Křivka kumulované změny níže ukazuje, jak se roční hodnoty postupně sčítají. Otosaka et al., 2023
Novější gravitační měření prodlužuje pozorování za konec grafu IMBIE. NASA pro období od dubna 2002 do března 2025 uvádí průměrný úbytek přibližně 264 Gt za rok v Grónsku a 135 Gt za rok v Antarktidě. Tato čísla pocházejí pouze z GRACE a GRACE-FO, začínají o deset let později a končí o více než čtyři roky později než hlavní graf. Nelze je proto použít jako prostou aktualizaci jeho posledního bodu, ale potvrzují zápornou změnu hmotnosti obou příkrovů i v delším gravitačním záznamu. NASA a JPL/Caltech, 2025
Samostatné výškové zpracování šesti družic poskytuje další kontrolu pro Grónsko. Nilsson a Gardner pro vlastní příkrov spolu s okrajovými ledovci uvádějí za roky 1992–2023 celkový úbytek 5 120 ± 544 Gt. Jejich mapy obě části území rozlišují, souhrnný údaj je však zahrnuje obě a končí o tři roky později než IMBIE. Přímé porovnání 5 120 a 4 892 Gt by proto směšovalo jiné koncové roky i jiné hranice území. Nilsson a Gardner, 2026
Shrnutí pozorování
Grónský i antarktický ledový příkrov ztrácejí hmotnost. Mezi roky 1992 a 2020 společně ubylo přibližně 7 560 gigatun ledu, což odpovídá asi 21 milimetrům globální střední hladiny moře. Na Grónsko připadlo přibližně 4 890 gigatun a na Antarktidu 2 670 gigatun. Antarktický úbytek se soustřeďoval především do západní části kontinentu a na Antarktický poloostrov. Průměrná společná ztráta vzrostla ze 105 gigatun ročně v letech 1992–1996 na 372 gigatun ročně v letech 2016–2020. V období od dubna 2002 do března 2025 pokračoval úbytek v průměru přibližně 264 gigatun ročně v Grónsku a 135 gigatun ročně v Antarktidě.
Prameny a data
Primární studie
- Brooks et al., 1978: první mapa části grónského příkrovu z družicového výškoměru GEOS-3.
- Wingham et al., 1998: změny výšky Antarktidy z radarové altimetrie ERS-1 v letech 1992–1996.
- Rignot a Thomas, 2002: rané kontinentální bilance z přírůstků na povrchu a toku ledu.
- Velicogna a Wahr, 2005 a Velicogna a Wahr, 2006: první odhady změny Grónska a Antarktidy z družic GRACE.
- Shepherd et al., 2012: první společné vyhodnocení tří měřicích postupů v projektu IMBIE.
- IMBIE Team, 2018 a IMBIE Team, 2020: samostatná vyhodnocení Antarktidy do roku 2017 a Grónska do roku 2018.
- Otosaka et al., 2023: hlavní společný výsledek pro oba příkrovy v letech 1992–2020.
- Nilsson a Gardner, 2026: spojení šesti výškoměrných misí nad Grónskem v letech 1992–2023.
Metodické práce
- Otosaka et al., 2023: přehled výškoměrné, gravitační a vstupně-výstupní metody včetně korekcí a nejistot.
- Tapley et al., 2019: princip, zpracování a vědecké využití misí GRACE.
- Caron a Ivins, 2020: model pomalé odezvy zemského pláště používaný při opravě gravitačních měření.
- Rignot et al., 2019 a Mouginot et al., 2019: současné provedení metody vstup–výstup pro Antarktidu a Grónsko.
- NASA/JPL: How GRACE-FO Measures Gravity: srozumitelný popis přímého měření vzdálenosti mezi družicemi.
Datové portály a stahování
- IMBIE 1992–2020: volně stažitelné tabulky ročních a kumulovaných změn v Gt a mm včetně nejistot.
- IMBIE Data Downloads a IMBIE GitHub: přehled vydání, dat a veřejného kódu pro jejich spojení.
- NASA Ice Sheets Indicator a JPL mascon data: současný gravitační záznam a měsíční vědecké soubory; stažení dat vyžaduje bezplatný účet Earthdata.
- Copernicus Ice Sheet CCI v5: gravitační bilance Grónska a Antarktidy, dokumentace kvality a licence CC BY 4.0.
- ITS_LIVE Greenland 1992–2023: měsíční výškové mapy, výškový model a odvozené změny hmotnosti.
Obrazy, grafy a podmínky použití
- Mapa změny hmotnosti a schéma gravitačního měření pocházejí z portálů NASA Scientific Visualization Studio a NASA/JPL GRACE-FO. Kredit je uveden u každého obrazu.
- Podmínky dalšího použití materiálů NASA shrnuje NASA Images and Media; použití zde nevyjadřuje podporu webu ze strany NASA nebo JPL.
- Srovnávací a kumulovaný graf jsou obr. 3 a 4 v práci Otosaka et al., 2023. Článek i obrazy jsou vydány pod licencí CC BY 4.0 a byly převzaty beze změny.