Согласно новому исследованию, огромный ледяной щит Гренландии может таять быстрее в XXI веке, чем считалось ранее.

Ледяной щит Гренландии - вторая по величине масса льда на Земле, вмещающая достаточно воды, чтобы поднять глобальный уровень моря на 7,2 метра. Даже если потепление в ближайшие десятилетия сохранится на низком уровне, ожидается, что таяние ледяного щита Гренландии достигнет беспрецедентных темпов в ближайшие десятилетия, что внесёт значительный вклад в повышение уровня мирового океана.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, сравниваются оценки будущего повышения уровня моря из-за таяния ледникового покрова Гренландии в новых (CMIP6) моделях с моделями предыдущего поколения (CMIP5). Исследование показало, что влияние ледникового щита Гренландии на уровень моря в XXI веке всегда выше в моделях CMIP6, чем в соответствующих моделях CMIP5, использующих тот же сценарий выбросов.

Как показывает исследование, в основном это связано с тем, что модели CMIP6 прогнозируют большее повышение температуры в XXI веке. Например, исследователи обнаружили: в сценарии с очень высокими выбросами новые модели предсказывают, что к концу XXI века сезон таяния продлится на 22 дня дольше, чем старые модели.

В целом, по оценкам исследователей, рост уровня моря в XXI веке, вызванное разрушением Гренландского ледникового щита, будет на 2,6, 2,8 и 5 см выше при сценариях будущего с низким, средним и высоким уровнем выбросов в моделировании CMIP6, соответственно.

Моделирование ледяного покрова Гренландии

Чтобы охватить весь спектр возможностей эволюции ледникового щита Гренландии в наступающем столетии, в исследовании использован ряд сценариев потепления RCP.

В каждом сценарии RCP подробно описано различное «воздействие» на климат - дополнительное количество энергии в системе Земли в результате деятельности человека. Более высокое воздействие приводит к большему повышению глобальной температуры.

В исследовании основное внимание уделяется трём из этих сценариев: RCP8.5, RCP4.5 и RCP2.6. Они описывают, соответственно, базовый сценарий очень высоких выбросов, промежуточный сценарий, по которому мир, вероятно, будет следовать в ближайшие десятилетия, и сценарий строгого смягчения последствий, ограничивающий потепление 2°C.

Исследователи используют два набора климатических моделей из Проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP) - глобального проекта моделирования. Они взяты из последнего набора моделей CMIP6 и более старого набора CMIP5.

Одним из ключевых отличий CMIP6 является то, что он использует пять «общих социально-экономических путей» (SSP), которые представляют собой социально-экономические нарративы, идущие параллельно с RCP.

В моделях CMIP6 используются комбинированные сценарии RCP / SSP, чтобы дать более полный отчёт о будущих изменениях на планете. Например, сценарий CMIP6 SSP58.5 соответствует ситуации экономики и развития с использованием ископаемого топлива и подробно описывает высокий уровень потепления, сопровождающего её.

Учёный-климатолог доктор Рут Моттрам (Ruth Mottram) из Датского метеорологического института, которая не принимала участия в исследовании, объясняет важность этих сценариев:

«Я думаю, важно помнить, что SSP585 и RCP8.5 - разные сценарии, поэтому эта работа также показывает, что то, как мы подойдём к концу века, не менее или, возможно, более важно, чем то, каковы будут окончательные выбросы в 2100 году».

Моттрам также сказала, что «мы уже знали из наблюдавшихся за последние пару десятилетий таяния и стока льда Гренландии, что модели CMIP5, по-видимому, недостаточно адекватны действительности». Она добавляет, что модели CMIP6 имеют «обновлённую физику» и, похоже, «работают лучше».

Доктор Стефан Хофер (Stefan Hofer), ведущий автор исследования и научный сотрудник Университета Осло, говорит, что «на бумаге модели CMIP6 имеют более высокое разрешение и более сложную физику… Однако нам нужно быть осторожными, потому что на этом этапе мы не можем сказать, является ли мир CMIP6 более вероятным, чем мир CMIP5».

Модели CMIP6 говорят о более сильном нагреве

Одно из наиболее заметных различий между результатами моделей CMIP5 и CMIP6 состоит в том, что последняя предсказывает большее повышение температуры в XXI веке. Это особенно заметно в Арктике, где «арктическое усиление» вызывает повышение температуры значительно больше среднемирового уровня.

В новом исследовании сравнивается ряд различных сценариев RCP и SSP в моделях CMIP5 и CMIP6, первоначально фокусируясь на сценариях с максимальными выбросами - RCP8.5 в CMIP5 и SSP58.5 в CMIP6. На рисунке ниже сравниваются результаты моделирования глобального потепления и потепления в Арктике.

 

На этом рисунке показано, что в сценарии с высокими выбросами модели CMIP6 прогнозируют повышение средней глобальной температуры к 2100 году на 0,6°C больше, чем модели CMIP5. Разница более заметна в Арктике, где модели CMIP6 прогнозируют повышение температуры на 1,3°C больше. чем модели CMIP5.

Хофер объясняет, что более высокие температуры в CMIP6 связаны с повышенной чувствительностью к парниковым газам. Он говорит:

«Модели CMIP6 кажутся более чувствительными к выбросам парниковых газов и, следовательно, к глобальным температурам, но особенно это отражается на Арктике, нагревающейся сильнее, чем в CMIP5. Следовательно, несмотря на аналогичные уровни антропогенного воздействия, Гренландия потеряла бы больше массы в реконструкциях CMIP6, чем в CMIP5».

Моттрам добавляет, что более высокие температуры могут быть результатом «обратной связи», усиливающей потепление, вызванное деятельностью человека:

«Модели CMIP6 показывают ещё более высокие температуры в Арктике, что сказывается на морском льде и облачности, и это, кажется, важная обратная связь в таянии ледяного покрова Гренландии».

Авторы исследования отмечают, что модели CMIP5 и CMIP6 предсказывают примерно одинаковые глобальные температуры на следующие несколько десятилетий. Модели CMIP6 начинают прогнозировать значительно более высокие температуры, чем CMIP5, только после 2050 года. Однако это расхождение между двумя наборами моделей происходит примерно на 20 лет раньше в Арктике - около 2030 года.

Годовой цикл ледникового покрова Гренландии

Более высокие темпы потепления в CMIP6 окажут прямое воздействие на ледяной щит Гренландии.

Это можно увидеть на рисунке ниже, показывающем «баланс поверхностной массы» (SMB) ледникового щита в различных модельных представлениях. SMB сравнивает, сколько снега накапливается на ледяном щите за год, с тем, сколько он теряет из-за таяния («абляции») на его поверхности. (Ледяной щит также теряет лёд по его краям и отламывания айсбергов.)

SMB Гренландии обычно положителен в течение большей части года, прежде чем упасть ниже нуля, поскольку сезонное таяние продолжается каждое лето.

Этот цикл можно увидеть на рисунке ниже, на котором показаны результаты моделирования CMIP5 и CMIP6 для текущего климата (голубые и оранжевые линии) и для конца столетия при сценарии самых высоких выбросов (красный и синий).

 

На рисунке подчёркивается, что, хотя различия между моделями CMIP5 и CMIP6 «незначительны» в период 1981–2010 годов, к концу XXI века есть некоторые заметные различия. Согласно сценарию с высокими выбросами, в 2071-2100 гг., максимальная суточная потеря в моделях CMIP5 составляет 15 млрд тонн в день (Гт /сутки), тогда как в CMIP6 она на 50% выше и составляет 23 Гт / сутки.

Кроме того, сезон таяния - дни, когда таяние превышает накопление, а поверхностный баланс массы уменьшается - начинается на семь дней раньше и длится на 15 дней дольше в CMIP6, чем в CMIP5.

Авторы отмечают, что основная часть этого изменения происходит из-за большей интенсивности плавления, при этом между CMIP5 и CMIP6 наблюдается небольшая разница в накоплении. Это говорит о том, что повышение температуры и усиление Арктики являются основными факторами, способствующими усилению таяния ледникового щита Гренландии, заключают они.

Хофер описывает значение этой более высокой температуры для ледникового покрова Гренландии:

«Наши результаты для сценариев экстремально высоких выбросов (RCP8.5 и SSP585) показывают, что в CMIP5 RCP8.5 вклад Гренландии в повышение уровня моря составит примерно 9,9 см, а в CMIP6 SSP585 - 17,8 см. Это примерно на 80% больше, несмотря на такое же или близкое радиационное воздействие от антропогенных выбросов в сценарии экстремально высоких выбросов».

Однако исследование также показывает, что более высокие температуры могут превратить падающий снег, обычно способствующий накоплению осадков, в дождь. Это может повлиять на альбедо поверхности ледяного покрова - насколько хорошо он отражает падающий солнечный свет - и привести к дальнейшему таянию. В сценарии CMIP6 с высокими выбросами осадков выпало на 47% больше, чем в соответствующем сценарии CMIP5.

Когда будут преодолены пороги ледникового покрова Гренландии?

В статье говорится, что с повышением глобальной температуры ледяной щит Гренландии тает быстрее - 60% недавнего повышения уровня моря связано с увеличением поверхностного стока ледяного покрова Гренландии.

При усреднении за весь год баланс поверхностной массы ледникового щита Гренландии в настоящее время положительный, это означает, что накопление перевешивает таяние. (Хотя общий баланс массы, включающий таяние по краям ледяного покрова и потерю айсбергов, отрицательный и при этом усиливающийся с каждым годом, в среднем за последнее десятилетие ежегодные потери составляют 250 миллиардов тонн.)

Однако по мере того, как потепление продолжается, ледяной щит может достичь точки, когда годовое поверхностное таяние перевесит накопление, и баланс поверхностной массы в среднем станет отрицательным.

В специальном отчёте Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2018 г., посвящённом потеплению на 1.5°C, отмечается, что «порог, при котором ежегодная потеря массы ледяного покрова в результате таяния поверхности превышает прирост массы за счёт снегопада», будет «полезным индикатором» судьбы ледяного щита Гренландии, поскольку он связан с другими обратными связями и переходными моментами.

На рисунке ниже показано, когда этот порог может быть превышен в различных сценариях RCP и с использованием разных моделей.

 

В сценарии с высокими выбросами, рассмотренном ранее в исследовании, этот порог превышается к 2046 г. в CMIP6 по сравнению с 2058 г. в CMIP5. После того, как порог пересечён, поверхностный баланс масс продолжает снижаться.

В сценарии промежуточных выбросов (RCP4.5) этот порог будет превышен в 2066 году в CMIP6, но он не будет превышен в XXI веке в CMIP5. Наконец, в сценарии с низким уровнем выбросов (RCP2.6) порог никогда не будет превышен ни в CMIP6, ни в CMIP5.

В исследовании отмечается, что влияние ледникового щита Гренландии на уровень моря в XXI веке всегда выше в моделях CMIP6, чем в соответствующих моделях CMIP5, несмотря на аналогичный уровень глобального радиационного воздействия. Прогнозируется, что рост уровня моря будет на 2,6, 2,8 и 5 см выше в сценариях с низким, средним и высоким уровнем выбросов, соответственно, в CMIP6 по сравнению с CMIP5.

Моттрам говорит, что включение нескольких различных сценариев является важной особенностью этой статьи:

«Что также очень хорошо в этом анализе, так это то, что, хотя они сосредоточены на сценариях высокого уровня выбросов, они также дают оценки для сценариев более низкого уровня, где они показывают тот же эффект - что оценки потери льда CMIP6 выше, чем CMIP5».

Ссылка: https://www.carbonbrief.org/new-climate-models-suggest-faster-melting-of-the-greenland-ice-sheet