Nature: Худшее для ледникового щита Гренландии ещё впереди
Оценка прошлой, настоящей и будущей потери льда ледникового щита Гренландии показывает, что её темпы в двадцать первом веке будут намного выше, чем когда-либо за последние 11 700 лет.
Ледяной щит Гренландии теряет лёд с возрастающей скоростью из-за повышения температуры воздуха и океана. В настоящее время таяние ледяного покрова приводит к повышению среднего глобального уровня моря примерно на 0,7 миллиметра в год (см. Go.nature.com/3mrkuw8), но модели предсказывают, что к 2100 году скорость подъёма может достигнуть от 2 до 7 мм в год. Прогнозируемые темпы потери ледникового покрова никогда не оценивались в контексте его естественной изменчивости. Бринер и др. (Briner et al.) восполнили этот пробел в знаниях, смоделировав эволюцию ледяного покрова Гренландии на протяжении всей эпохи голоцена, то есть за последние 11 700 лет. Они показали, что, хотя нынешние скорости таяния сравнимы с самыми высокими темпами в голоцене, будущие скорости, вероятно, превысят их.
Нынешнее отступление ледовой границы Гренландии вызвано отступлением «стекающих» ледников - больших ледяных рек, заканчивающихся узкими фьордами, истощающими внутреннюю часть ледяного покрова. Это отступление происходит в ответ на повышение температуры океана и будет продолжать играть ключевую роль в потере ледяной массы в XXI веке. Однако поток «стекающих» ледников определяется геометрией нижележащих подводных каналов, которые простираются для крупных ледников всего на 100 километров вглубь суши. Следовательно, площадь ледяного покрова, контактирующего с океаном, намного меньше площади, открытой для атмосферы (рис. 1). Таким образом, на протяжении тысячелетий атмосферные условия, такие как изменения количества осадков и температуры воздуха, имеют большее значение для протяжённости льда, чем отступление периферийных ледников.
Для расчёта количества льда, которое было накоплено или потеряно за год в течение голоцена, предыдущие исследования обычно полагались на оценку прошлых температур воздуха на основе стандартизированных соотношений (обозначаемых δ18O) содержаний стабильных изотопов кислорода-18 и кислорода-16 в молекулах воды, из которых состоят ледяные ядра. Поскольку вода, содержащая изотоп 18O, испаряется медленнее и конденсируется более легко, чем вода, содержащая 16O, δ18O даёт информацию о температуре воздуха в периоды, когда выпадал снег. Затем для оценки прошлых осадков используется простое масштабирование между реконструкцией прошлой температуры воздуха и сегодняшними осадками.
Бринер и его коллеги придерживаются другого подхода. Вместо того, чтобы использовать только реконструкции δ18O, авторы используют набор историй климата, опубликованных в этом году, которые были получены путем объединения климатических модельных расчётов с реконструкциями климата δ18O и измерениями толщины ледяного покрова по кернам льда. Модель климата рассчитывает изменения в количестве осадков в ответ на изменения формы ледяного покрова и обеспечивает лучшую реконструкцию осадков, чем в рамках масштабного подхода.
Авторы использовали эти исторические данные для моделирования эволюции западно-юго-западной части ледникового щита с достаточно высоким пространственным разрешением, чтобы выявить ключевые физические процессы. Они выбрали эту относительно небольшую территорию по двум причинам. Во-первых, уменьшение исследуемой области снижает вычислительные затраты, которые высоки при моделировании с высоким разрешением. Во-вторых, эта конкретная часть ледяного щита лежит в основном над сушей, поэтому её легче моделировать: морские границы добавляют ещё один уровень сложности. Считается, что этот район является репрезентативным для всего ледяного покрова, но будущая работа должна это подтвердить.
Используя такую модель, Бринер и др. воспроизвели временной ряд границы льда, длящийся с 11 700 лет назад до 2100 года. Заглянув в прошлое, авторы обнаружили, что ледниковый щит западно-юго-западной части отступил на восток между 12 000 и 7 000 лет назад, после чего изменения во времени были минимальными. На пике потери льда ледяной покров сокращался до 6000 гигатонн в столетие. Временные ряды показывают, что потеря массы сегодня находится на аналогичном уровне, около 6 100 Гт в столетие. Но худшее ещё впереди: потеря ледяного покрова в XXI веке, по прогнозам, составит от 8 800 до 35 900 Гт, в зависимости от того, насколько концентрации парниковых газов в атмосфере будут возрастать (рис. 2). Это приведёт к повышению уровня моря на 2-10 см к 2100 году.
Точные прогнозы будущей потери массы в Гренландии и Антарктиде имеют большое социальное значение, поэтому ключевой вопрос заключается в том, верна ли модель авторов. Хороший способ оценить точность модели - сопоставление истории, при котором модель тестируется путём ввода данных об известных или точно оценённых прошлых событиях, чтобы увидеть, насколько хорошо выходные данные соответствуют наблюдениям. Бринер и его коллеги придерживаются этого подхода. Авторы показывают, что их оценки для голоцена хорошо согласуются с недавно опубликованными геологическими реконструкциями положения границ льда в юго-западной части Гренландии в период голоцена.
Точное воспроизведение современной потери массы остаётся сложной задачей, но крайне важно для надёжных прогнозов будущего вклада Гренландии в повышение уровня моря. Модель, недооценивающая сегодняшнюю потерю массы, также может недооценить завтрашнюю. Хотя Бренер и др. показывают, что их модель способна отслеживать положение границ льда в голоцене, будущая работа должна продемонстрировать, что модель также может точно воспроизводить современную потерю массы. Фактически, любые модели, используемые для оценки будущей потери массы, следует оценивать на основе того, насколько хорошо они соответствуют историческим и современным наблюдениям.
Благодаря работе Бринера и его коллег мы теперь на один шаг ближе к цели точного и надёжного прогнозирования потери массы ледникового щита Гренландии. Однако мы также всё больше убеждаемся в том, что скоро столкнемся с беспрецедентными темпами потери льда в Гренландии, если выбросы парниковых газов не будут существенно сокращены.
