В исследовании описывается ряд связанных с температурой критических моментов для ледяных щитов континента.

Почему таяние ледяного покрова размером с континент похоже на добавление молока в кофе? Оба процесса практически необратимы.

В новом исследовании, опубликованном 24 сентября в журнале Nature, авторы намечают ряд связанных с температурой критических моментов для Антарктического ледникового щита. По словам учёных, как только достигается каждый из переломных моментов, изменения в ледяном щите и последующее таяние уже невозможно полностью «опрокинуть», даже если температура упадёт до нынешнего уровня.

Полная масса льда, лежащая на поверхности антарктического материка, содержит достаточно воды, чтобы уровень моря поднялся примерно на 58 метров. Хотя ледяной покров не разрушится полностью завтра или даже в следующем столетии, потеря льда в Антарктике ускоряется. Поэтому учёные хотят понять процессы, в результате которых может произойти такой коллапс.

«Что нас действительно интересует, так это долгосрочная стабильность льда», - говорит Рикарда Винкельманн (Ricarda Winkelmann), учёный-климатолог из Потсдамского института исследований воздействия на климат (Германия). В новом исследовании Винкельманн и её коллеги смоделировали, к каким изменениям в Антарктиде может привести повышение температуры в будущем при взаимодействии между льдом, океанами, атмосферой и сушей.

Наряду с прямым таянием вследствие потепления, многочисленные процессы, связанные с изменением климата, могут ускорить общее таяние (положительная обратная связь) или замедлить его (отрицательная обратная связь).

Например, по мере того, как верхние слои ледяных щитов медленно тают, воздух вокруг них становится всё теплее, что ускоряет таяние. Повышение температуры также смягчает сам лёд, увеличивая скорость его сползания в сторону моря. А океанские воды, поглотившие тепло из атмосферы, могут передавать его уязвимым подножиям антарктических ледников, выступающих в море, разъедая ледяные контрфорсы, препятствующие вышеупомянутому сползанию. Западный антарктический ледяной щит особенно уязвим для таких взаимодействий с океаном, но тёплые воды также угрожают участкам Восточного антарктического ледяного щита, таким как ледник Тоттен.

В дополнение к этим положительным обратным связям, изменение климата может вызвать некоторые отрицательные обратные связи, замедляющие потерю льда. Например, более высокие температуры атмосферы приводят к усилению испарения большего количества океанской воды, тем самым увеличивая влажность воздуха и число снегопадов.

Новое исследование предполагает, что при потеплении ниже 1°С по сравнению с доиндустриальным периодом увеличение числа снегопадов ненадолго приведёт к небольшому росту массы льда на континенте. Но на этом хорошие новости заканчиваются. Модельные расчёты показывают, что после потепления примерно на 2°С Западный антарктический ледяной щит станет нестабильным и разрушится, в первую очередь, из-за его взаимодействия с тёплыми океанскими водами, в результате чего уровень моря повысится более чем на 2 метра. 2°С - это размер потепления, который стороны, подписавшие Парижское соглашение 2015 года, обязались не превышать, но который похоже окажется превзойдённым к 2100 году.

Поскольку планета продолжает нагреваться, некоторые ледники Восточной Антарктики последуют этому примеру. При потеплении на 6°С «мы достигаем точки, в которой процессы на поверхности становятся доминирующими», - говорит Винкельманн. Другими словами, поверхность льда теперь будет находиться на достаточно низком уровне, чтобы ускорить таяние. Исследователи обнаружили, что при потеплении на 6-9 градусов более 70 процентов общей массы льда в Антарктиде теряется, вследствие чего повышение уровня моря, возможно, составит более 40 метров.

Исследование предполагает, что эти потери льда невозможно восстановить, даже если температура вернётся к доиндустриальному уровню. Моделирование показывает: для того, чтобы Западный антарктический ледяной щит вырос до современных размеров, температура должна упасть как минимум на 1°С по сравнению с доиндустриальным периодом.

«То, что мы теряем, может быть потеряно навсегда», - говорит Винкельманн.

Винклеманн добавляет, что существуют и другие возможные механизмы обратных связей, как положительные, так и отрицательные, не включённые в их расчёты, либо потому, что эти механизмы незначительны, либо потому, что их влияние ещё недостаточно изучено. К ним относятся взаимодействия с климатическими явлениями в океане, такими как Южное колебание Эль-Ниньо, и с циркуляцией океана, включая термохалинную меридиональную циркуляцию.

Предыдущие исследования показали, что талая вода из ледяных щитов Гренландии и Антарктики также может играть роль сложной обратной связи. Николас Голледж (Nicholas Golledge), учёный-климатолог из Университета Виктории в Веллингтоне (Новая Зеландия), отмечал в журнале Nature в 2019 году, что потоки талой воды Гренландии могут замедлить циркуляцию океана в Атлантике, в то время как холодная пресная талая вода Антарктики может действовать как изолятор на поверхности океана вокруг материка, удерживая внизу более тёплые и солёные воды, где они могут продолжать разъедать нижнюю часть ледников.

В отдельном исследовании, опубликованном 23 сентября в журнале Science Advances, Шайна Садай (Shaina Sadai), учёный-климатолог из Массачусетского университета в Амхерсте, и её коллеги также изучили влияние талой воды в Антарктике. При моделировании, охватившем период от наших дней до 2250 года, исследователи обнаружили, что в дополнение к холодному слою талой воды, удерживающему под собой тёплую воду, этот поверхностный слой пресной воды будет оказывать сильный охлаждающий эффект, который может увеличить объём морского льда вокруг Антарктиды, что в свою очередь, также охладит там и воздух.

Они обнаружили, что большая пробка такой талой воды, например, из-за внезапного обрушения Западного антарктического ледникового щита, может даже ненадолго замедлить глобальное потепление. Но за это благо придется заплатить ужасную цену: быстрое повышение уровня моря, говорит Садай. «Это плохие новости», - добавляет она. «Мы не хотим, чтобы повышение температуры поверхности было отложено за счёт прибрежных сообществ».

Поскольку объём и влияние талой воды всё ещё остаются неопределёнными, команда Винкельманн не учла этот фактор. Роберт ДеКонто (Robert DeConto), учёный-атмосферщик из Массачусетского университета в Амхерсте и соавтор исследования в Science Advances, отмечает, что эффект зависит от того, как учёные решили моделировать разрушение льда. Большие объёмы талых вод в исследовании являются результатом противоречивой идеи, известной как гипотеза обрывистого фронта шельфового льда (marine ice-cliff hypothesis), которая предполагает, что в течение нескольких столетий, высокие ледяные скалы в Антарктиде могут стать хрупкими и достаточно внезапно обрушиться в океан, как домино, катастрофически подняв уровень моря.

Несмотря на сохраняющуюся неопределённость в отношении величины обратной связи, одна возникающий тезис, отмеченный в статье Nature, остается неизменным, говорит ДеКонто: как только лёд исчез, мы не сможем его вернуть.

«Даже если мы соберёмся вместе и резко сократим выбросы парниковых газов, мы уже забросили много тепла в океан», - добавляет он. Чтобы лёд начал расти снова, «нам придётся вернуться к более холодному, чем в начале промышленной революции, климату вроде следующего ледникового периода. И это отрезвляет».

Ссылка: https://www.sciencenews.org/article/global-warming-practically-irreversible-antarctic-melting