Климатический центр Росгидромета

Новости

Произойдет ли катастрофа из-за таяния вечной мерзлоты?

Недавно в ЧС-ИНФО академик Александр Асеев поднял тему, связанную с проблемой таяния многолетнемерзлых пород, в народе называемой вечной мерзлотой. По его утверждению, катастрофа, произошедшая этим летом на предприятии «Норникеля», — это следствие. А причиной является нежелание бизнесменов-олигархов использовать при сооружении технических объектов разработок отечественных ученых, которые уже доказали свою эффективность на Крайнем Севере

Сегодня мы продолжаем эту тему. Своим мнением, касающимся не только ситуации на «Норникеле», но и в целом таяния вечной мерзлоты, поделился директор Института мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН из Якутии Михаил Железняк.

— Михаил Николаевич, некоторые ваши коллеги-ученые говорят, что катастрофа «Норникеля» — это только начало. Мол, уже полстраны под угрозой из-за таяния многолетней мерзлоты. Получается, что Россия находится в очень уязвимом положении? Так ли это?

— На территории России многолетнемерзлые породы сплошного и прерывистого распространения занимают примерно 60 процентов. Конечно, это значительная площадь. Однако многолетнемерзлые породы отличаются друг от друга своим составом, свойствами, залеганием, генезисом, то есть в одних породах содержание льда значительно в процентном отношении, в других этого льда очень мало либо вообще нет. А деформациям в криолитозоне, в большинстве случаев, подвергаются те инженерные сооружения, в грунтах основания которых находится лед. Поэтому говорить о том, что половина России находится под угрозой из-за таяния вечной мерзлоты, вообще несерьезно.

Тем не менее, такая опасность существует, и она связана с изменением климата в сторону потепления, что ведет к интенсивному таянию, как мы говорим, криогенной толщи. Между тем эта криогенная толща везде различная. Поэтому где-то таяние мерзлоты идет интенсивно, где-то — медленнее. Этот процесс, помимо льдонасыщенности горных пород, связан также с условиями теплообмена на поверхности атмосфера—горные породы.

Что касается конкретно Норильска. Там, на значительной части территории, особенно в долинах рек, на пойменных террасах развит ледовый комплекс, который таит в себе определенные опасности. Возможно, это обстоятельство и сыграло свою роковую роль, но в большей степени — опосредованно. Основной причиной аварии, на мой взгляд, явились материалы и условия эксплуатации несущих конструкций. Что это значит? По проектному решению свайный фундамент должен опираться на скальные горные породы. Поэтому там должны быть установлены сваи-стойки, которые опираются на горную породу (скальное основание). Это по проекту. Если же там использовались висячие сваи — это уже другой разговор. В процессе жизнедеятельности этого объекта в грунтовом основании его фундамента сформировались таликовые зоны, или, иначе,надмерзлотные воды, которые оказали негативное влияние на состояние грунта. Кроме того, отсутствие условий «проветриваемого подполья» также оказало свое воздействие на прочностные характеристики несущих конструкций и материала самой емкости. То есть, если сказать коротко, основной причиной стал целый комплекс факторов, а не таяние вечной мерзлоты.

— Северные регионы страны в последние полвека превратились из некогда необжитых в регионы с развитой промышленностью: там выросли гиганты индустрии — нефтедобывающие предприятия, горно-добывающие, металлургические, нефтехимические заводы. На карте появились десятки крупных и малых городов с объектами энергетики, железнодорожными коммуникациями, тысячекилометровыми газо- и нефтепроводами. И все это находится на вечной мерзлоте. Что делать, если и дальше процесс ее таяния продолжится?

— Кричать «караул!» пока не стоит. Но уделить этому пристальное внимание именно сейчас просто необходимо. Повторюсь: территория нашей страны имеет многолетнемерзлые породы различного залегания и распространения с различным содержанием льда, в том числе — очень незначительным. Поэтому изменение теплового состояния в глобальном ракурсе может привести к катастрофическим изменениям в области распространения пород с ледовым комплексом. А вот что касается некоторых регионов, то здесь есть вопросы. К примеру, возьмем город Якутск, который весь стоит на сваях. Сегодня здесь больше проблем с устойчивостью инженерных сооружений, которые связаны в значительной степени с условиями их эксплуатации, нежели с таянием вечной мерзлоты. Кстати, большинство инженерных сооружений, построенных на свайных фундаментах с проветриваемыми подпольями и где ведется контроль состояния термовлажностного режима грунтов и проветриваемых подполий, проблем не испытывают. Но такой контроль, к сожалению, ведется не везде.
Что же касается южных областей, где развита островная и прерывистая мерзлота с температурой, близкой к 0°С(например, Забайкалье, Амурская область),там эта проблема существует, поскольку на этой территории действительно идет процесс деградации мерзлоты, причем интенсивно. В некоторых микрорайонах города Читы даже наблюдаются интенсивные просадки грунта и деформация инженерных сооружений.

— Экологи тоже бьют тревогу. Таяние вечной мерзлоты приводит к вскрытию скотомогильников, которые содержат различные болезнетворные микробы, в том числе — сибирскую язву, и которых, говорят, в северных регионах очень много.

— Да, эта проблема существует, и это — факт. По моему мнению, уже сегодня на государственном уровне необходимо принять превентивные меры по обнаружению и разработке специальных мероприятий по предотвращению нежелательных последствий.

— Ученые-криологи заявляют, что глобальное потепление уже вышло из-под контроля, что, мол, необратимые климатические изменения угрожают планете. Вы согласны с этим утверждением?

— Что значит — вышла из-под контроля? Ну, в большинстве случаев этого контроля просто нет. Что касается изменений климата, таяния ледников — это есть, и мы это видим и ощущаем. Природные изменения, иногда катастрофического характера, связанные с этими явлениями, присутствуют. Только природные катастрофы, насколько я помню, были и в 1960-х годах, когда не было значительного потепления. На территориях жизнедеятельности человека аварии и катастрофы вызваны в большей степени деятельностью человека, а также нежеланием контролировать состояние среды и инженерных сооружений в процессе их существования. Климатические изменения в этом процессе занимают незначительную долю. Мы с вами строим инженерные сооружения, при этом должны проектировать и понимать, что они будут функционировать определенное количество — 50—70—100 лет. Чтобы не было проблем в будущем, необходимо делать прогноз, в том числе — используя критические сценарии, благо, их больше, чем прагматических. К сожалению, сегодня этот важный момент практически не берется во внимание в проектных решениях, а если и берется, то чисто формально. Это ставит проблему жизнедеятельности и жизнеобеспечения в районах с распространением мерзлоты на первое место. Поэтому ей нужно уделять серьезное внимание.

— Известный ученый-мерзлотовед академик Владимир Павлович Мельников утверждает, что криогенные ресурсы при грамотном к ним отношении являются нашими первыми союзниками. Как понимать эти слова?

— Владимир Павлович совершенно прав, и я поддерживаю его точку зрения. Еще совсем недавно по историческим меркам — в 50-е — 60-е годы прошлого века считали, в том числе, и мерзлотоведы, что с мерзлотой нужно бороться. Сегодня нужно менять эту парадигму. На мерзлоте нужно научиться жить. И люди учатся. Криогенные ресурсы сейчас используются очень широко. К примеру, в нашем Институте мерзлотоведения в Якутске есть криохранилище семян растений, где на глубине 12 метров поддерживается температура минус 10 градусов, что дает возможность без всяких энергетических затрат хранить любые семенные фонды. У нас также есть инженерные сооружения, которые используют теплоту фазовых переходов жидкости и без всякого отопления функционируют в течение всей зимы. И таких фактов очень много.

— Наука о Севере не стоит на месте. Можно ли ожидать в ближайшее время каких-то прорывных промышленных технологий, которые могли бы не только остановить, но хотя бы притормозить процесс таяния вечной мерзлоты?

— Зачем ожидать, они давно существуют. Приостановить процесс таяния вечной мерзлоты возможно, но пока только на ограниченных участках. Например, при строительстве фундаментов промышленных или жилых объектов, устройстве дорог и других инженерных сооружений. Здесь применяются различные охлаждающие системы, которые позволяют понижать и поддерживать определенную температуру грунтов. Эти технологии – термостабилизаторы — широко используются в Западной Сибири, немного меньше — в Восточной Сибири. Но, опять-таки, повторюсь: нужен контроль при проектировании и строительстве инженерных сооружений. Необходимо адекватное представление о состоянии грунтов, их тепловых режимах.

— Расскажите, как работает эта технология.

— Принцип работы очень простой. Скажем, во время строительства на вечной мерзлоте крупных объектов промышленности или жилых домов в их основание монтируется система «труба в трубе» разного диаметра, которая заполняется охладителем, скажем, керосином, аммиаком и другими. Жидкость, охлаждаясь в зимнее время, опускается вниз и вытесняет более теплую, запуская, таким образом, циркуляцию. Это, по существу, перенос естественного холода в основание фундамента, чтобы поддерживать грунты в мерзлом состоянии и делать сооружение более устойчивым.

— Михаил Николаевич, расскажите, пожалуйста, создает ли ваш институт собственные эксклюзивные разработки для борьбы с деградацией вечной мерзлоты?

— Да, безусловно, создает. Есть инновационные разработки, есть также и патенты, но их не так много, как хотелось бы. К примеру, то же криохранилище семян, которое я уже упомянул. Это наше ноу-хау. Мы также являемся авторами нескольких типов теплоизоляционных покрытий. Наши ученые и инженеры разработали оригинальную технологию замораживания льда на катках под куполом, которые не требуют больших затрат энергии и повышают комфортность.

— Сотрудничает ли ваш институт с коллегами из-за рубежа?

— Естественно. У нас налажены партнерские отношения с рядом стран. В том числе, с Германией, КНР, Францией, США.

— Одно дело — теоретическое обоснование проблемы, другое — внедрение. Как с этим обстоят дела?

— Любые теоретические решения требуют практического подтверждения, или, как мы говорим, реанализа. Этот момент нас немножко задерживает, потому что использование наших наработок на каких-то инженерных сооружениях требует очень много разрешительных документов, кроме этого — нужны экспериментальные площадки, оборудование.

— А специалистов хватает?

— В вузах России специализированных кафедр всего четыре. Специалистов, знающих мерзлотоведение, не хватает. Даже из этого малого количества выпускников большинство не идут работать по специальности. К тому же, знания, которые они получают в вузах, не всегда отвечают реальным требованиям.

— Михаил Николаевич, я ожидал, что вы нарисуете настоящую апокалиптическую картину по состоянию вечной мерзлоты, но вы представили все в более оптимистическом ключе.

— Я говорю оптимистично потому, что сегодня проблема таяния вечной мерзлоты не стоит так остро, это не катастрофа для нашей жизни, но именно сегодня. Однако то, что к ней нужно прислушиваться и активно включаться в процесс изучения и принимать упреждающие действия — не подлежит сомнению. Необходимо контролировать ситуацию и понимать, где и как мы строим. Инженеры-мерзлотоведы в настоящее время эту проблему решать могут. Однако многое не делается. Это большой вопрос.

— И кому он адресован?

— Руководителям нашего государства. Тем, кто сегодня решает строить и жить на вечной мерзлоте. И он, этот вопрос, начинается с инженерно-геологических изысканий под объекты строительства. Если они выполнены качественно, то можно не опасаться, что дом ли, завод ли ни при каких обстоятельствах, связанных с изменениями климата или таянием вечной мерзлоты, не попадет в аварийную ситуацию.

Вопросы в исследовании и изучении мерзлых пород колоссальные, и, как ни печально, с каждым годом их число увеличивается. Скажем, для того чтобы дать теоретическое обоснование особенностей распространения, характера, динамики грунтов, нам нужно работать на этих объектах. Но поскольку многие объекты, на которых мы вели наблюдения десятки лет, сегодня стали частной собственностью, мы на них не имеем доступа, а, значит, и не можем получить информацию и дать оценку происходящим изменениям. Потому что любая инженерно-геологическая и геокриологическая информация является достоянием и секретом той или иной компании. Вот это самая большая проблема. Взаимодействие с владельцами очень сильно затруднено. Еще одна серьезная проблема, о которой не могу не сказать, — это нехватка финансов на приобретение современной техники и оборудования. Мы выживаем и развиваемся благодаря сложно получаемым государственным грантам, хоздоговорам, но этого слишком мало, чтобы решать возникающие проблемы оперативно и качественно.

Ссылка: https://4s-info.ru/2020/10/02/proizojdet-li-katastrofa-iz-za-tayaniya-vechnoj-merzloty/

Печать

Опубликован информационный бюллетень "Изменение климата" №86, август-сентябрь 2020 г.

Главные темы номера:

  • Доклад о научно-методических основах для разработки стратегий адаптации к изменениям климата в Российской Федерации
  • Гидрометцентр России: лето 2020 года стало самым теплым на Северном полушарии в истории метеонаблюдений
  • 85 лет научному журналу «Метеорология и гидрология»

Также в выпуске:

  • Президент России Владимир Путин выступил с видеообращением на пленарном заседании юбилейной сессии Генеральной Ассамблеи ООН
  • Руководитель Росгидромета Игорь Шумаков включен в состав Комиссии РФ по делам ЮНЕСКО
  • Минэкономики представило новый план по снижению энергопотерь в российской экономике
  • Институт развития Внешэкономбанка (ВЭБ.РФ) опубликовал первую версию методических рекомендаций по зелёному финансированию
  • Проект по оценке влияния изменений климата на пресноводные организмы в Арктике
  • Первый в России полигон для расчёта углеродного баланса презентовали в Калужской области
  • Таяние мерзлоты может заставить переносить города
  • Новые публикации в российских и зарубежных научных изданиях
  • Межведомственный отчет ведущих научных организаций: пандемия коронавируса не остановила глобальное изменение климата

 pdf Текст бюллетеня

Печать

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.

02

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.

01

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.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/d41586-020-02700-y

Печать

EOS: Землетрясения показывают, насколько быстро нагревается океан

Учёные подсчитали путём измерения времени распространения звуковых волн, приводимых в движение землетрясениями, что Индийский океан нагревается примерно на 0,044 К за десятилетие.

По мере того, как парниковые газы накапливаются в атмосфере Земли, планета удерживает тепло, которое в противном случае рассеивалось бы в космосе. Большая часть этого дополнительного тепла поглощается океаном, и теперь исследователи обратились к «неправдоподобному» источнику данных - землетрясениям - чтобы изучить, насколько быстро нагревается морская вода. Их измерения показывают, что Индийский океан нагревается примерно на 0,044 К за десятилетие. Авторы сообщают, что это значительно быстрее, чем скорость нагрева, измеренная массивом автономных буёв.

Климатический кардиостимулятор

Более 90% энергии, задерживаемой парниковыми газами, в конечном итоге расходуется на нагрев океана. По словам Йорна Кэллиса (Jörn Callies), океанолога из Калифорнийского технологического института в Пасадене и соавтора нового исследования, в результате глобальный океан является своего рода кардиостимулятором климата. «Океан играет важную роль в климатической системе».

Но понять, насколько быстро нагревается океан, до недавнего времени было довольно сложно. «Вы должны опустить прибор за борт корабля и измерить температуру», - сказал Кэллис. Этот трудоёмкий процесс привёл к неоднозначному и предвзятому освещению событий, потому что, например, моряки мало интересовались плаванием по печально известному суровому Южному океану.

Однако всё изменилось в 2000 году, когда был запущен первый автономный буй Арго. Каждый из этих роботизированных инструментов длиной около метра движется вверх и вниз по толщине воды и снимает повторяющиеся показания проводимости, температуры и давления океана. Около 4000 буёв Арго теперь бродят по мировому океану, дрейфуя с течением.

Идя глубже, чем Арго

Но возможности буёв Арго ограничены: они не опускаются глубже примерно 2000 метров. (Программа, известная как Deep Argo, в настоящее время разворачивается, она отправит буи на глубину 6000 метров). Чтобы лучше понять, как нагревается океан, в том числе на больших глубинах, Кэллис и его коллеги отвергли предложенную более 40 лет назад идею: измерять изменения времени распространения звуковых волн в воде.

Физика утверждает, что звуковые волны быстрее распространяются в более тёплой воде. Но исследователи в 1990-х годах обнаружили, что создание под водой звуковых волн, например, с помощью громкоговорителей сопряжено с определенными трудностями, сказал Брюс Корнуэль (Bruce Cornuelle), физик-океанограф из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойя, штат Калифорния, не участвовавший в исследовании. «Создание источников звука - дорогое удовольствие, и было много вопросов о том, как это повлияет на морских млекопитающих».

Кэллис и его коллеги решили обратиться к естественному источнику звуковых волн. «Мы используем генерацию звука, происходящую при землетрясениях», - сказал Кэллис. Когда сейсмические волны сотрясают морское дно, они генерируют звуковые волны в океане. Эти волны распространяются со скоростью примерно 1,5 километра в секунду - намного медленнее, чем первичные и вторичные сейсмические волны - и они снова преобразуются в сейсмические волны, когда опять попадают на морское дно.

Поиск близнецов

Каллис и его сотрудники сосредоточили свое внимание на регионе недалеко от индонезийского острова Суматра, одном из самых подверженных землетрясениям мест в мире. По словам Венбо Ву (Wenbo Wu), сейсмолога из Калифорнийского технологического института и ведущего автора нового исследования, это место особенное. «Субдукция (погружение одной плиты земной коры под другую во время их столкновения) там случается регулярно». Поскольку это происходит многократно на одном и том же участке разлома, происходит генерация землетрясения с почти идентичной формой волны. Эти «повторяющиеся землетрясения» могут быть разделены во времени часами, днями или годами.

Используя каталог землетрясений, составленный Международным сейсмологическим центром, ученые выделили 2047 пар повторяющихся землетрясений, произошедших недалеко от Суматры с 2004 по 2016 гг. Обнаружение этих повторов сделало возможным это исследование, сказал Каллис. По его словам, сейсмические волны повторяющихся землетрясений происходят в одном и том же месте, поэтому любые изменения во времени прохождения можно привязать к изменениям температуры океана. «Если бы мы не использовали ретрансляторы, неопределённость в местоположении землетрясения заглушила бы любые сигналы океана».

Для каждой пары повторяющихся землетрясений исследователи рассчитали разницу во времени прохождения волн между их источником на Суматре и сейсмическим приёмником на Диего-Гарсия, атолле, расположенном примерно в 3000 км и являющемся частью Британской территории в Индийском океане.

Авторы обнаружили, что разница во времени в пути - обычно несколько десятых секунды - имеет тенденцию увеличиваться со временем. Это признак потепления океана …

Ярко выраженная тенденция к потеплению

Исследователи сообщили в прошлом месяце в журнале Science, что в среднем Индийский океан в период с 2004 по 2016 гг. нагревался примерно на 0,044 К за десятилетие,. Это примерно на 70% больше, чем рассчитанная по данным Арго скорость 0,026 К за десятилетие. По словам Кэллиса, это расхождение в некоторой степени является ожидаемым, поскольку два набора данных исследуют разные части водной толщи. Обнадёживает то, что оба набора данных демонстрируют колебания температуры воды с одинаковыми периодами - 6 и 12 месяцев - которые, скорее всего, вызваны сезонностью.

Эти результаты интригуют, но есть ещё кое-что, что надо исследовать, - сказал Корнуэль из Скриппса. Например, важно понимать, насколько разница во времени прохождения связана с истинными изменениями температуры по сравнению с небольшими сдвигами в местах землетрясений, сказал он.

По словам Кэллиса, в будущем было бы полезно использовать подводные приёмники - гидрофоны - для непосредственного обнаружения бегущих звуковых волн, а не полагаться на их преобразование обратно в сейсмические волны и улавливание наземных сейсмических датчиков. Это позволило бы проводить измерения даже при более мелких, а значит, более многочисленных землетрясениях.

По словам Кэллиса, есть также возможность смотреть на звуковые волны разных частот с целью изучить изменения температуры на разных водных глубинах. «Увеличивая частоту, вы можете почувствовать различия в разных частях водяного столба». Исследователи предполагают, что это исследование было сосредоточено на частотах от 1,5 до 2,5 герц, но должно быть возможным и для частот от 1,0 до 10,0 герц. «Это дело будущего», - сказал Кэллис.

Ссылка: https://eos.org/articles/earthquakes-reveal-how-quickly-the-ocean-is-warming

Печать

Земле начали угрожать зомби-ураганы

Климатологи предупреждают, что с дальнейшим изменением климата на планете вырастет количество зомби-штормов и зомби-ураганов.

Так называют явления, когда уже утихнувший шторм или ураган внезапно «оживает» и снова начинает усиливаться. Например, в начале сентября 2020 года в Атлантическом океане сформировался тропический шторм «Полетт». Он усилился до урагана 1 категории, обрушился на Бермудские острова, усилился над сушей до урагана 2 категории, а спустя 5 с половиной дней затих. 21 сентября «Полетт» неожиданно «вернулся к жизни» в качестве тропического шторма в 480 километрах от Азорских островов.

Подобные явления регистрировались и раньше, но очень редко, пишет Live Science. Теперь зомби-штормы будут появляться все чаще из-за глобального потепления, считает профессор Дональд Уэбблс из Иллинойского университета.

Для формирования штормов и ураганов нужны теплая вода и влажный воздух. Из-за глобального потепления океан нагревается все больше, испарения также растут, напоминает профессор.

Штормы в Атлантике обычно образуются в теплых частях океана вблизи Африки. Затем они «мчатся» через океан в сторону Америки, говорит Уэбблс. Здесь их подпитывает значительно потеплевшая в последние десятилетия вода Карибского региона, после чего штормы и ураганы обрушиваются на американское побережье.

Ссылка: https://pogoda.mail.ru/news/43568832/

Печать

Хайтек: Арктика стала гореть по-новому. Что это значит

«Зомби-пожары» и горение огнестойкой растительности стали новыми особенностями арктических пожаров, которые имеют тяжелые последствия для глобального климата. С соответствующим предупреждением выступила международная группа ученых в статье, опубликованной в Nature Geoscience, пишет Phys.org.

Фото: Wired

Сезон пожаров 2020 года начался на два месяца раньше нормы и имел беспрецедентные масштабы.

«Настораживает не только количество выжженных участков, — отметил соавтор исследования доктор Мерритт Турецкий, эколог из Университета Колорадо в Боулдере. — Есть и другие тенденции в спутниковых данных, которые говорят нам, как меняется режим пожаров в Арктике и что это означает для будущего нашего климата».

Ученые выделяют две новые особенности недавних арктических пожаров. Во-первых, это распространенность медленно развивающихся лесных пожаров, называемых также «зомби-пожарами». Огонь от прошлого периода цветения может тлеть зимой под землей в богатом углеродом торфе, а затем снова загораться на поверхности, как только весной становится тепло.

Вторая особенность — это возгорания на обычно устойчивых к огню территориях. Поскольку тундра на крайнем севере становится все жарче и суше под влиянием более теплой погоды, типы растительности, которые обычно не считаются горючими, начинают воспламеняться: карликовые кустарники, осока, трава, мох, даже поверхностный торф. Влажные покровы, такие как болота, становятся уязвимыми для пожаров.

Команда отслеживала активность пожаров в российской Арктике в режиме реального времени с помощью различных спутниковых средств и средств дистанционного зондирования. Хотя лесные пожары на вечной мерзлоте в Сибири к югу от Арктики не редкость, исследователи обнаружили, что 2019 и 2020 годы выделялись экстремальными показателями в спутниковых записях.

При этом возгорания происходили в основном за Полярным кругом, в регионе, который, как известно, не страдает от крупных лесных пожаров. В результате, пояснила ведущий автор работы доктор Джессика Маккарти из Университета Майами, арктические пожары разгораются раньше и уходят дальше на север. Это происходит в ландшафтах, ранее считавшихся огнестойкими.

Каковы последствия для нас?

Последствия этого нового режима пожаров отразятся на природе Арктики и жизни местных народов, а также на глобальном климате. Более половины пожаров, обнаруженных в Сибири в этом году, произошли к северу от Полярного круга на вечной мерзлоте с высокой долей грунтового льда. Этот тип вечной мерзлоты удерживает огромное количество углерода из древней биомассы.

Лесные пожары захватили Арктику

Климатические модели не учитывают быстрого оттаивания этих сред и, как следствие, выбросов парниковых газов, включая метан. На более локальном уровне резкое таяние многолетней мерзлоты, богатой льдом, вызывает оседание почвы, наводнения, а также может затопить большие территории вокруг озер и заболоченных территорий.

Ссылка: https://hi-tech.mail.ru/news/arctica_gorit/

Печать

Британские военные готовятся к войне из-за вызванной изменением климата нехватки ресурсов

Пока мир окутывает дым все новых катастрофических пожаров, а ураганы уничтожают целые города, британские военные ищут свои рецепты борьбы с глобальным потеплением. Следуя положениям экономиста Уильяма Нордхауса, они готовятся к повышению температуры на 3,5°С к 2100 году и уже планируют войну за сокращающиеся ресурсы.

Климатический доклад

Исследования, проведённые по заказу Министерства обороны Британии, говорят о неизбежном повышении глобальной температуры почти на 4 градуса по Цельсию из-за выбросов углерода. В итоговом отчете, опубликованном в июне 2020, британские военные отмечают, что глобальные температуры «повышаются по всему миру с 1950-х годов», и прогнозируют повышение температуры на 2,3-3,5°С к 2100 году. Эти прогнозы напрямую противоречат обязательствам Парижского соглашения 2015 года по ограничению повышения температуры до 1,5°С.

По словам британских военных, повышение глобальной температуры «потребует увеличения вложений в вооруженные силы для реагирования на непредвиденные или экстремальные климатические явления как внутри страны, так и за рубежом».

В то время как учёные считают 1,5°С верхней «безопасной планкой», которая не нанесет экосистеме планеты непоправимого ущерба, министерство обороны Британии не рассматривает даже 3,5°С как наихудший вариант развития событий. Такое изменение климата представляется как ожидаемый сценарий, который бесполезно пытаться предотвратить.

В отчете признается, что при таких темпах изменения климата начнется новая эра катастроф, несущая с собой «более частые экстремальные погодные явления – засухи, периоды сильной жары, наводнения, проливные дожди, штормы или ураганы»; исчезновение Арктических льдов уже к 2050 году; «повышение уровня моря в прибрежных районах и сильные засухи в регионе к югу от Сахары». Эти изменения в свою очередь могут спровоцировать массовые миграции из регионов, особо подверженных влиянию катастроф.

«Идеальный шторм» к 2030 году

Дальнейшие события, которые должны произойти по мере приближения к 2030 году, в докладе описываются как «идеальный шторм» из продовольственного, водного и энергетического кризисов.

К 2030 году ожидаемый спрос на продукты питания и энергию возрастёт на 50%, в то время как спрос на воду, по прогнозам, вырастет на 30%. В отчете особо отмечается, что «в регионах, где нехватка продуктов питания сочетается с плохим управлением, изменение климата может спровоцировать гражданские протесты, беспорядки и повысить вероятность насильственного конфликта». Потепление приведёт к увеличению риска вспышек экзотических болезней, одновременно нарушив работу транспортных сетей, необходимых для поддержания системы здравоохранения и другой инфраструктуры.

Фото: unsplash.com

Эти мрачные прогнозы основаны на аналитике Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК). Эксперты считают, что текущие меры по смягчению последствий глобального потепления выходят далеко за пределы показателя 1,5 °C в направлении худшего сценария. Получается, что правительство Бориса Джонсона разрабатывают свою стратегию в области климата, исходя из предположения, что выбросы снижаться не будут, несмотря на все планы и международные обязательства.

Экономика превыше климата

Сейчас многие правительства для долгосрочного планирования опираются не на данные МГЭИК, а на Динамическую интегрированную модель экономики и климата (DICE), разработанную экономистом Уильямом Нордхаусом, получившим в 2018 году Нобелевскую премию. Именно эта модель рассматривает 3,5°C как «экономически оптимальную» цель международной климатической политики. В рамках DICE приоритетной считается «экономическая эффективность», а не климатическая безопасность.

По плану Нордхауса, сейчас необходимо сконцентрироваться на увеличении добычи ресурсов и материальных богатств, чтобы в будущем появилась возможность эффективно бороться с последствиями глобального потепления. По мнению экономиста, стремление к росту ВВП должно превалировать над стремлением снизить выбросы парниковых газов.

Интересно, что администрация Дональда Трампа в своей климатической политике также руководствуется моделью, разработанной Нордхаусом. В 2018 Национальное управление безопасности дорожного движения США пришло к выводу, что к 2100 году глобальные температуры вырастут на 4°C. Полный отказ от ископаемого топлива назывался как единственный способ избежать этого сценария. Но управление посчитало, что такой подход «в настоящее время нецелесообразен с технологической точки зрения и экономически невыполним».

Фото: unsplash.com

Однако новое исследование, опубликованное в июле в журнале «Nature Climate Change» показывает, что экономист ошибался в своих оценках, а многие его предположения устарели и происходят от «методологических проблем». Реальность такова, что соблюдение целевого показателя климатической безопасности в 1,5°C вполне выполнимо при условии быстрой трансформации энергетики, системы землепользования, сельского хозяйства, восстановлении лесов и изменения образа жизни. Другое дело, что ни США, ни Великобритания не собираются проводить такие радикальные политические и экономические реформы.

В ожидании войны

Закономерно, что исходя из предполагаемой неизбежности катастрофического сценария, доклад Минобороны Великобритании призывает к превентивным военным интервенциям.

Предполагается, что вмешательство армии будет идти по двум основным направлениям: «Военная помощь гражданским властям (MACA)», то есть использование ресурсов британской армии для поддержки других институтов внутри страны, и «Гуманитарная помощь и помощь в случае стихийных бедствий (HADR)», по которой Великобритания будет предоставлять свои вооружённые силы для борьбы со стихийными бедствиями за рубежом.

HADR в первую очередь предполагает наращивание британского влияния в регионах Арктики и Крайнего Севера, где повышение температуры откроет доступ к новым залежам ресурсов. Как подсчитала в 2008 году Геологическая служба США, технически извлекаемые ресурсы в Арктике составляют около 30% еще не открытых запасов газа в мире и 13% – нефти.

Буровая установка на скважине «Центрально-Ольгинская-1». Фото: РИА Новости

Доклад также призывает Минобороны обеспечить военную гегемонию Британии в Арктике для «проецирования дипломатического влияния на арене глобальной стратегической безопасности». Т.е милитаризованный ответ на климатические изменения должен противодействовать политическим соперникам страны.

Так как почти 50% мирового населения проживает в прибрежных зонах, которые из-за глобального потепления будут регулярно затапливаться, то Британские вооруженные силы могут также привлечь для реагирования на наводнения в крупных городах.

«Нехватка ресурсов»

В отчёте отмечается что такие якобы гуманитарные операции могут потребоваться для смягчения «нехватки ресурсов», обусловленной климатической ситуацией.

Иными словами, недостаток ресурсов может подорвать военные операции Великобритании из-за сбоев поставок в результате «экстремальных климатических явлений». Поэтому в докладе прогнозируется, что вооружённым силам страны придется вести военные операции, чтобы получить контроль над источниками критических ресурсов. То есть просто для того, чтобы иметь саму возможность вести военные операции. Неизвестно, слышали ли авторы доклада о рекурсии, но им удалось ее в совершенстве освоить.

Подход Минобороны Британии к планированию будущего ярко демонстрирует, что происходит, когда правительства не желают менять свою экономическую политику даже в условиях реальной угрозы существованию цивилизации. Милитаризация – лишь закономерный итог многолетнего отрицания проблемы изменения климата.

Но глобальное потепление невозможно победить с помощью военного вмешательства – это приводит только к ещё большей потере контроля над ситуацией. Горькая ирония состоит в том, что пытаясь «установить порядок», государственные институты становятся более хрупкими, слабыми и жёсткими, а значит, неспособными осмысленно устранять коренные причины кризиса.

Ссылка: https://ecosphere.press/2020/09/28/menyaetsya-klimat-gotovsya-k-vojne/

Печать

Nature Climate Change: Усиление стратификации океана за последние полвека

В морской воде обычно присутствуют стратифицированные слои с более лёгкой водой у поверхности и более плотной на большей глубине. Эта стабильная конфигурация действует как барьер для смешивания воды, что влияет на эффективность вертикального обмена теплом, углеродом, кислородом и другими составляющими. Предыдущая количественная оценка изменения стратификации ограничивалась простым выделением изменений на поверхности и на 200-метровой глубине и не учитывала пространственную неоднородность изменения плотности океана. Авторы количественно оценивают изменения стратификации океана до глубины 2000 м с использованием квадрата частоты плавучести N2 и ставших недавно доступными наблюдений за температурой / солёностью океана. Они обнаружили, что стратификация в глобальном масштабе увеличилась на существенные 5,3% [5,0%, 5,8%] за последние десятилетия (1960–2018 гг.) (доверительный интервал 5–95%); прирост составил 0,90% за десятилетие. Большая часть увеличения (~ 71%) произошла в верхних 200 м океана и в значительной степени (> 90%) была вызвана изменениями температуры, хотя изменения солёности играют важную роль на локальном уровне.

Ссылка: https://www.nature.com/articles/s41558-020-00918-2

Печать

Построена эталонная кривая климата от начала кайнозоя до наших дней

Рис.1. График средней глобальной температуры за последние 66 млн лет

Ученые из шести стран объявили о завершении проекта CENOGRID по созданию новой эталонной кривой климата за последние 66 миллионов лет — с начала кайнозоя и до наших дней. Впервые построен детальный и непрерывный график изменения средних глобальных температур для этого промежутка времени. Данные базируются на измерениях вариаций изотопов кислорода и углерода в глубоководных бентосных фораминиферах и сопоставлении их с астрономическими циклами.

Мельчайшие окаменелости бентосных фораминифер — одноклеточных организмов, обитающих на морском дне, — встречаются в отложениях всего фанерозойского эона, то есть с конца эдиакария (примерно 541 млн лет назад) до наших дней. Для ученых это чрезвычайно удобный инструмент восстановления палеоклиматических условий, так как по соотношениям изотопов кислорода углерода в известковых раковинах можно определить не только главные климатические параметры, к которым в первую очередь относятся глобальная температура и содержание в атмосфере углекислого газа, но и состав морской воды, указывающий на распространенность ледников в тот или иной геологический период. К тому же практически повсеместная распространенность фораминифер в глубоководных отложениях позволяет получать непрерывные по времени климатические кривые — графики, отражающие изменениеклимата с течением времени.

Изучение бентосных фораминифер в отложениях кайнозоя продолжается уже более 50 лет в рамках Международной программы исследовательского бурения в океане (International Ocean Discovery Program, IODP — с 2013 года по настоящее время) и предшествующих ей программ: Integrated Ocean Drilling Program (2003–2013 годы), Ocean Drilling Program (1985–2003 годы) и Deep Sea Drilling Project (1968–1983 годы).

Первая климатическая кривая на основе анализа изотопных отношений в раковинах бентосных фораминифер была построена в 1975 году. Данных на тот момент было еще очень мало, но уже тогда стало ясно, что 60–40 млн лет назад в истории Земли был самый теплый период, а 10–5 млн лет назад — самый холодный.

В 2001 году была составлена эталонная кривая для периода, охватывающего последние 34 миллиона лет, — для более древних периодов данных тогда было недостаточно. Теперь же ученые сообщили о том, что им удалось построить непрерывный график климатических изменений для всего кайнозоя. Результаты опубликованы в журнале Science.

Проект, в рамках которого велась работа, получил название CENOGRID (CENOzoic Global Reference benthic foraminifera carbon and oxygen Isotope Dataset). Построенная климатическая кривая не только самая полная, охватывающая без перерывов все 66 млн лет с конца мелового периода до наших дней, но и значительно более детальная, чем предыдущие версии климатических кривых: для интервала от 0 до 34 млн лет назад в ней учитывался один образец на каждые 2 тысячи лет, а для интервала 34–67 млн лет назад — один образец на каждые 4,4 млн лет.

Чтобы свести к минимуму межвидовые вариации изотопных отношений, исследователи старались по возможности анализировать раковины фораминифер только двух родов — Cibicidoides и Nuttallides. Новшеством также было то, что все результаты были сопоставлены с астрохронологическими параметрами — вариациями орбиты Земли, известными как циклы Миланковича.

Причем оказалось, что циклические изменения орбитальных параметров, которые раньше считали главными драйверами климатических изменений, коррелируют с мелкомасштабными колебаниями внутри крупных климатических периодов, а долгосрочные состояния, выделенные исследователями, связаны с другими факторами — объемами ледниковых щитов и содержанием углекислого газа в атмосфере.

Результаты обработки данных показали, что глобальный климат в течение кайнозоя резко менялся несколько раз (рис. 1). В начале эпохи он был сравнительно теплым (warmhouse), на рубеже палеоцена и эоцена стал совсем жарким (hothouse), в конце эоцена — опять теплым, в олигоцене и миоцене — холодным (coolhouse), и, наконец, в плиоцене и плейстоцене — ледниковым (icehouse). Сейчас мы живем в умеренно теплую фазу этого ледникового мегапериода, называемую голоценом.

Для определения этих состояний авторы приняли следующие границы колебания средних глобальных температур: теплое — на 5–10 градусов выше; жаркое — более, чем на 10 градусов выше; холодное — на 0–5 градусов выше; ледниковое — ниже 0. В качестве условного нуля во всех климатических построениях принимается средняя температура за период 1961–1990 годов.

Самый жаркий климат имел место на Земле 55,6–55,5 млн лет назад во время так называемого палеоцен-эоценового термического максимума (ПЭТМ) — короткого периода, продолжавшегося всего 150–200 тыс. лет. Тогда температура была на 14–16 градусов Цельсия выше современной (рис. 2). Причину повышения температуры авторы видят в массовых выбросах углерода в атмосферу в результате активных вулканических извержений в Североатлантической магматической провинции (North Atlantic Igneous Province).

Рис. 2. Детальные кривые изотопных отношений кислорода и углерода

Результаты другого недавнего исследования американских ученых подтвердили эту точку зрения. Геохимики из Колумбийского университета проанализировали изотопные отношения углерода и отношение бария к кальцию в планктонных фораминиферах. Эти параметры указывают на источник углерода, который пошел на постройку раковинок фораминифер. Они выяснили, что весь добавившийся в глобальный цикл углерод во время ПЭТМ имел вулканогенное происхождение. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

На графиках изотопных данных углерода на 55,6 млн лет приходится резкая аномалия, получившая название «изотопное отклонение углерода» (carbon-isotope excursion, CIE). Значение δ13C (отношение 13C/12C по сравнению со стандартным образцом) в известковых раковинах в это время очень быстро уменьшилось на 2–2,5‰, а затем примерно за 150–200 тыс. лет вернулось в норму (рис. 2 и 3). Это событие совпадает с резким увеличением содержания CО2 в атмосфере — до рекордных 2–3‰, что в 5–8 раз больше, чем современное значение 400 ppm.

Рис. 3. Значение δ13C в раковинах планктонных фораминифер периода палеоцен-эоценового термического максимума

По оценкам авторов исследования, за короткий период 4–5 тыс. лет океан поглотил из атмосферы 14,9 квадриллионов метрических тонн углерода, что на 60–70% больше, чем содержалось в нем до этого. Причем в составе этого углерода преобладал легкий изотоп 12C, характерный только для органики и вулканических выбросов.

«Органическую» гипотезу его происхождения авторы сразу отвергли. Во-первых, для объяснения огромного отклонения изотопного состава углерода от нормального во время CIE требуется одномоментно перевести в атмосферу и океаны количество углерода, эквивалентное содержанию во всей современной биосфере, включая почвы. А во-вторых, среднее значение δ13C в образцах составляет −10‰, что характерно именно для вулканогенного углерода. Углерод органического, глубинного и кометного происхождения, а также образующийся при разложении метаногидратов, имеет другие изотопные параметры (рис. 4).

Рис. 4. Увеличение объема углерода в Мировом океане

Помимо изотопных отношений кислорода и углерода, авторы впервые использовали при анализе состава раковин фораминифер отношение бора к кальцию. Ранее было показано в лабораторных экспериментах, что значение в кальците раковин полностью определяется активностью иона B(OH)4−, которая контролируется кислотностью морской воды. Полученные результаты полностью подтверждают предположение о том, что большая часть углерода, выделившегося во время ПЭТМ, растворилась в океанической воде, что повысило ее кислотность (рис. 4).

Это, в свою очередь, привело к глобальной экологический катастрофе — произошло значительное вымирание видов. В частности, в море вымерло от 30 до 40% глубоководных фораминифер, а в глубоководных осадочных отложениях по всему миру в это время исчезли белые карбонатные илы — вместо них откладывались красные глины.

Известно, что отложение белых карбонатных илов прекращается, когда из-за роста кислотности океана граница глубиной компенсации кальцита (calcite compensation depth, CCD), ниже которой кальцит в донных отложениях отсутствует, начинает перемещаться все выше, и в конце концов, достигает поверхности.

Нынешнее потепление, по мнению ученых, также обусловлено ростом содержания парниковых газов в атмосфере. Но теперь причина другая — деятельность человека, которая по силе своего воздействия на климат сопоставима с самыми мощными природными процессами. К тому же это воздействие гораздо быстрее. Содержание углекислого газа в атмосфере выросло с 280 ppm в 1700-х годах до примерно 415 ppm сегодня, и продолжает быстро расти.

Авторы отмечают, что уровень СО2 был бы еще намного выше, если бы океаны не поглощали большую часть прироста. Но запас прочности океанов не безграничен, и в отдельных его частях уровень закисления уже достиг критических отметок.

По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), если ничего не менять, то к 2300 году превышение средней глобальной температуры по сравнению с периодом 1961–1990 годов составит 8,5 градусов. Это так называемый сценарий RCP8.5. Более благоприятно выглядят сценарии RCP4.5 и RCP2.6, в соответствии с которыми это повышение не превысит соответственно 4,5 и 2,6 градусов. Но чтобы климат менялся в соответствии с этими сценариями, человечеству нужно приложить массу усилий, считают ученые. Прогнозные кривые для всех трех сценариев приведены на рис. 1.

Ссылка: https://elementy.ru/novosti_nauki/433707/Postroena_etalonnaya_krivaya_klimata_ot_nachala_kaynozoya_do_nashikh_dney

Печать

ScienceNews: Глобальное потепление может привести к практически необратимому таянию Антарктики

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

Печать