Таяние ледников. Таяние ледников — актуальная экологическая проблема

Отделка

Климатологи замечают, что сейчас все обеспокоены таянием гренландских льдов из-за парникового эффекта, но куда более важно ответить, почему он покрылся льдом и почему содержание углекислого газа снизилось до такого низкого уровня на столь продолжительное время. Если ученые смогут решить эту головоломку, то, возможно, удастся найти ключи и к решению современных экологических проблем. В некоторых местах талая вода образует на леднике целые озера и реки, которые могут существовать годами не замерзая.
> Необычно тонкая земная кора под поверхностью Гренландии частично объясняет аномально высокие темпы таяния ее ледовой шапки, так как горячие магматические массы под ее поверхностью работают как один гигантский "кипятильник", заявляют климатологи в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience. "Температура у подножия ледников, и соответственно, их состояние, одновременно зависят от потока тепла из недр Земли и флуктуаций температуры на их поверхности. Благодаря этому в Гренландии есть участки, где подножие ледников тает и которые при этом находятся по соседству с совершенно нетронутыми и холодными льдами", - заявила Ирина Рогожина из Центра Гельмгольца в Потсдаме (Германия).
Рогожина и ее коллеги, в том числе российские геофизики из геофизических институтов РАН в Москве и Новосибирске, используя специальную климатическую модель, обнаружили, что быстрое таяние льдов Гренландии оказалось связано с необычно тонкой корой на ее территории. Как отмечают авторы статьи, тепло, вырабатываемое в недрах Земли и поступающее на ее поверхность, почти не влияет на климат, так как оно намного слабее, чем тепловая энергия, поступающая вместе с лучами Солнца. С другой стороны, под многометровым слоем льда ситуация меняется, и это тепло начинает играть существенную роль в балансе температур и состоянии ледника. Руководствуясь этой идеей, климатологи построили модель ледников Гренландии, которая учитывала действие и лучей Солнца, и недр Земли, и проверили ее в деле.

Несмотря на то, что Гренландия расположена на древней тектонической платформе, земная кора на ее территории, судя по наблюдениям сейсмологов, является необычно тонкой, достигая в некоторых точках лишь четверти от ожидаемой толщины, и около 60-66% на других участках. По словам исследователей, добавление этой особенности недр острова в модель значительно улучшило ее предсказания, что на деле демонстрирует, что данный подземный "кипятильник" действительно ускоряет таяние ледовой шапки Гренландии.

Команда биологов из университета Буффало (США) под руководством доктора Беаты Ксато выяснила, что все созданные до сих пор математические модели таяния гренландских льдов были чересчур оптимистичны: этот угрожающий процесс на самом деле идёт быстрее. Об исследовании, полные результаты которого опубликованы в свежем номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), рассказывает сайт (e) ScienceNews. Гренландия представляет собой второй по размеру массив ледников на Земле, после Антарктиды. Если весь лёд на ней растает, уровень мирового океана поднимется в среднем на 6 м, что грозит катастрофами жителям прибрежных районов многих стран. Неудивительно, что учёные уже долгое время изучают таяние гренландских льдов и строят модели, которые должны позволить предсказать его динамику. Учёные из университета Буффало показали, что до сих пор все эти модели были упрощенными и давали слишком оптимистичные оценки. Для этого д-р Ксато с коллегами проанализировали большой массив данных, полученных, во-первых, от спутника NASA ICESat, созданного и запущенного на орбиту как раз для этих целей, а, во-вторых, от полевых исследований в Гренландии, выполненных в рамках проекта Operation IceBridge («Операция «Ледяной мост»). В целом, анализировались данные из 100 тыс. локаций за период с 1993 по 2012 годы.

Анализ столь обширной и полной информации показал, что гренландские ледники ведут себя сложнее, чем ранее считалось. В то время, как одни из них стабильно тают, толщина вторых, напротив, увеличивается. А третьи и вовсе «пульсируют». Всё это зависит от сложнейшего сочетания факторов - локальных климатических и гидрологических условий, формы ледника, гидрологии и так далее. Всего геологи из университета Буффало насчитали в Гренландии свыше 240 ледников шириной от 1,5 км и больше, и разделили их, по особенностям их поведения, на 7 групп. Это был детальный подход. Если же брать всю картину в целом, оказалось, что на самом деле с 2003 по 2009 г. (за этот период есть самые полные данные) гренландский ледяной покров потерял 243 гигатонны льда, что ежегодно приводило к повышению уровня Мирового океана на 0,68 миллиметра. Это больше, чем учёные предполагали до сих пор.

Авторы исследования надеются, что полученные ими результаты теперь позволят строить более точные модели таяния льдов Гренландии. «Проведённое нами разделение ледников на группы поможет выбирать из них самые показательные образцы, и создавать на основании их параметров более близкие к реальности модели происходящего», - сказал д-р Ксато. Дополнить картину наверняка помогут результаты другого исследования, проведённого учёными из университета Лидса (Великобритания). Они изучили влияние на таяние ледников Гренландии озёр, формирующихся на поверхности ледника. О результатах рассказывает статья в журнале Nature Climate Change. При этом также использовались данные со спутников, только теперь на насовских, а принадлежащих Европейскому космическому агентству (ESA).

Оказалось, что мигрирующие наледниковые озёра сейчас группируются вдоль побережья Гренландии, образуя «пояс» шириной около 100 километров. Будучи темнее, чем окружающий их лёд, они поглощают солнечные лучи и тем самым повышают температуру вокруг себя - в результате лед тает вдоль линии озер и куски ледника откалываются и уплывают в океан. Пока этот процесс идёт крайне медленно, но к 2060 г. площадь таких озёр, по прогнозу учёных, увеличится вдвое, и тогда они будут вносить значительный вклад в сокращение площади гренландских льдов. Отметим, что 2014 год дал нам ещё один повод беспокоиться за льды Гренландии. В июне там был зарегистрирован новый температурный рекорд.

Каньон, созданный потоком талых вод.

На неприступном побережье в самом низу мира громадные ледники Западной Антарктиды «вливаются» в море Амундсена. Десятилетиями ученые наблюдали за скалами, льдом и океаном, чтобы понять, как быстро последний отступит, если планета нагреется. Новое исследование показывает, что три из замороженных шлюзов моря Амундсена тают быстрее, чем считалось ранее. Таким образом, возрастает угроза обрушения ледяного щита, который поднимет уровень моря на несколько метров.

Судно близ Антарктиды в солнечный день. Ayamik | Shutterstock

Ученые давно считают залив моря Амундсена Ахиллесовой пятой Западной Антарктиды. Еще в 1970-х и 1980-х гг. его описывали как самое уязвимое место континента. Теплые океанские воды, бьющие о подножия ледников, могут заставить лед выпрыгнуть из его скалистой основы, подобно тому как поднимаются ледяные кубики, когда напиток наливают в стакан. Когда лед отделяется от так называемой линии налегания, запускается цепная реакция, которая может стать причиной сильного таяния.

Вид на залив моря Амундсена. NASA

Спутниковые и радиолокационные данные показывают, что два крупнейших ледника Западной Антарктиды — Сосновый остров и Твейтс — переживают многокилометровую убыль линии налегания с 2000 года, из-за чего пресная вода сливается изо льда в океан. Этот процесс такой активный, что гляциологи недавно объявили, что полное обрушение залива моря Амундсена, ледники которого содержат достаточно воды, чтобы поднять уровень мирового океана на 1,2 метра, — неостановимо.

Сокрость убывания ледников. NASA

Новое исследование, проведенное гляциологом Алой Хазендаром из Лаборатории реактивного движения НАСА, указывает на то, что исчезновение льда произойдет скорее, чем ученые предполагали ранее. Сравнив воздушные съемки антарктических ледников от 2002 и 2009 гг., Хазендар заметил изменения в толщине трех из них. Ледники Смита, Поупа и Кёлера заметно похудели рядом со своими линиями налегания. Ледник Смита, в особенности, высовывается как палец: всего за 7 лет его ледяной покров сократился на 300-—490 метров.

Исследование подчеркивает отчаянную необходимость в более точных измерениях, чтобы понять, как быстро, где и почему ледяная крепость Антарктиды сокращается. «Эти ледники — врата и привратники Антарктиды, — говорит Хазендар. — Они меняются очень быстро, и нам нужно больше информации».

На неприступном побережье в самом низу мира громадные ледники Западной Антарктиды «вливаются» в море Амундсена .

Судно близ Антарктиды в солнечный день. Ayamik | Shutterstock

Десятилетиями ученые наблюдали за скалами, льдом и океаном, чтобы понять, как быстро последний отступит, если планета нагреется. Новое исследование показывает, что три из замороженных шлюзов моря Амундсена тают быстрее, чем считалось ранее. Таким образом, возрастает угроза обрушения ледяного щита, который поднимет уровень моря на несколько метров .

Ученые давно считают залив моря Амундсена Ахиллесовой пятой Западной Антарктиды. Еще в 1970-х и 1980-х гг. его описывали как самое уязвимое место континента. Теплые океанские воды, бьющие о подножия ледников, могут заставить лед выпрыгнуть из его скалистой основы, подобно тому как поднимаются ледяные кубики, когда напиток наливают в стакан. Когда лед отделяется от так называемой линии налегания, запускается цепная реакция, которая может стать причиной сильного таяния.

Вид на залив моря Амундсена. NASA

Спутниковые и радиолокационные данные показывают, что два крупнейших ледника Западной Антарктиды — Сосновый остров и Твейтс — переживают многокилометровую убыль линии налегания с 2000 года, из-за чего пресная вода сливается изо льда в океан.

Этот процесс такой активный, что гляциологи недавно объявили, что полное обрушение залива моря Амундсена, ледники которого содержат достаточно воды, чтобы поднять уровень мирового океана на 1,2 метра, — неостановимо .

Скорость убывания ледников. NASA

Новое исследование, проведенное гляциологом Алой Хазендаром из Лаборатории реактивного движения НАСА, указывает на то, что исчезновение льда произойдет скорее, чем ученые предполагали ранее. Сравнив воздушные съемки антарктических ледников от 2002 и 2009 гг., Хазендар заметил изменения в толщине трех из них. Ледники Смита, Поупа и Кёлера заметно похудели рядом со своими линиями налегания.

Ледник Смита, в особенности, высовывается как палец: всего за 7 лет его ледяной покров сократился на 300-—490 метров.

Исследование подчеркивает отчаянную необходимость в более точных измерениях, чтобы понять, как быстро, где и почему ледяная крепость Антарктиды сокращается. «Эти ледники — врата и привратники Антарктиды, — говорит Хазендар. — Они меняются очень быстро, и нам нужно больше информации».

Говорят, глобальное потепление придумал Альберт Гор, работавший вице-президентом США в администрации Билла Клинтона. Конечно, климат на планете менялся и до него, однако никогда раньше результаты исследований климатологов не подымались на щит государственными политиками. Но Гор гениально сообразил, что с помощью экологии можно зарабатывать деньги (через квоты выброса парниковых газов) и оказывать давление на конкурирующие экономики. Так появилась Рамочная конвенция ООН об изменении климата и дополняющий ее Киотский протокол 1997 года, на базе которого с 1 января 2008 года начал функционировать механизм торговли квотами.

Впрочем, следует признать, что вопрос глобального изменения климата существует сам по себе и ученые действительно фиксируют его проявления в окружающей среде. К тому же речь идет не о каком-то абстрактном повышении некой среднегодовой температуры на доли градуса, а о последствиях, имеющих вполне ощутимое воздействие на жизнь людей уже сегодня.

Например, на конференции European Geosciences Union General Assembly, состоявшейся в апреле 2016 в Вене группа ученых под руководством Марселя Николауса из Центра Гельмгольца в Бремерхавене сделала доклад, из которого следует, что уже ближайшим летом произойдет самое значительное сокращение площади арктических льдов за всю историю наблюдений. А специалисты Метеорологической службы Великобритании ожидают в нынешнем году новых тепловых рекордов, несмотря на то, что прошлый, 2015-й, уже был признан ими самым теплым за 146 лет.

Обычно на бытовом уровне глобальное потепление чаще всего сводится только к таянию льдов и вызванному этим повышению уровня мирового океана. В действительности вопрос гораздо сложнее и намного интереснее. Он касается не только климата как такового, но и значительных перемен в экономике и политике - как негативных, так и вполне выгодных для России. Но обо всем по порядку.

Как Париж станет островом

NASA и Национальное управление океанических и атмосферных исследований США, на основе анализа спутниковых снимков считают, что сейчас уровень мирового океана растет примерно на 3,2 мм в год. Это много, так как еще в 2012 году скорость процесса составляла всего 1,9 мм. На первый взгляд цифры не впечатляют, однако процесс уже привел к началу раскалывания крупных ледниковых масс. Например, от ледника Якобсхавн в Западной Гренландии прошлым летом откололся кусок площадью 12 кв. км, который к настоящему времени уже полностью растаял. Произошедшее подтверждает подозрения ученых о начале сползания в океан всего ледника. Если, а точнее, когда это случится, массы его льда хватит для поднятия уровня мирового океана по меньшей мере на 50 сантиметров.

Одним гренландским ледником дело не ограничивается. В ближайшие 10–15 лет вполне реальной является перспектива полного исчезновения ледяной полярной шапки в Северном полушарии в летнее время, а также прогрессирующее сокращение ледовых объемов в других местах, в том числе в горных массивах на континентах. Основываясь на имеющихся сегодня научных данных, ООН сделала прогноз, из которого следует, что в течение ближайших ста лет уровень мирового океана поднимется на 6,4 метра.

Это высота двухэтажного дома.

Тут самое время вспомнить, что Венеция и Астрахань находятся всего на 1 метр выше нынешнего океана, Калининград и Одесса - на 2 метра, Пиза и Брюгге - на 3, Владивосток и Бангкок - на 4, Шанхай и Санкт-Петербург - на 6, Сочи - на 9 метров. От Австралии останется примерно 75%, а остальную часть континента, от Аделаиды до озера Эйр, займет внутреннее море.

Впрочем, куда бóльшие перемены ожидают Европу. Повышение уровня мирового океана уже на 2 метра означают затопление по меньшей мере 40% территории Нидерландов. Учитывая, что когда строят дамбы, их высота должна с запасом превышать пиковую высоту штормовых волн, уже в этом случае для защиты необходима стена высотой более 6–7 метров, протяженностью во всю береговую черту страны в 451 километр. В реальности потребуется построить в 2,5 раза больше, так как, помимо морского берега, защищать ею нужно еще поймы многочисленных рек. Даже на этом уровне масштабы необходимых затрат превышают экономические возможности страны, так что про возведение 15 - 20-метровой стены не может идти речи даже теоретически.

Словом, через 100 лет Нидерланды окажутся морским дном. Впрочем, не они одни. В горсть разноразмерных островов превратятся Норвегия, Швеция, Финляндия, Дания и бóльшая часть Великобритании. Англия, от Шотландии до Ла-Манша затонет почти полностью - как, кстати, и Франция. Наши предки что-то подозревали, когда возводили столицы на холмах: Париж и Лондон станут городами на острове, причем у англичан столичный остров окажется заметно больше.

Россию от Европы отделит огромное море, возникшее в результате слияния Каспийского, Черного, Карского и Балтийского морей. Оно смоет всю Прибалтику, кроме небольшой части юга Литвы, восток Беларуси и северо-восток Украины. Также в мелководное море превратится Уральская низменность, а Уральские горы станут островами.

Плавучие дома на побережье Нидерландов. Фото: iagua.es

Добрые и злые перемены климата

Столь глобальные перемены вызовут множество сопутствующих процессов. Например, в Европе сегодня проживает более 800 млн человек. Затопление ее территории создаст проблему их выживания, а значит, породит миграционные процессы, сопоставимые по последствиям с Великим переселением народов. И это касается не только Европы. Под воду уйдет большая часть Турции, часть Ирана и почти вся территория Северной Африки, включая Египет.

Но этот вопрос будет решаться на политическом уровне, мы же сосредоточимся на климате, изменения которого не столь однозначны, как может показаться на первый взгляд. Прогрессирующий рост среднегодовой температуры приведет к сокращению продуктивности сельского хозяйства в тропических и субтропических районах. Там станет не только слишком жарко, но и недостаточно влажно. В частности, опустынивание могло бы грозить всему Африканскому континенту к югу от Сахары, но более вероятна перспектива появления там степного климата (как в нынешней Калмыкии), поскольку изрядная часть черного континента тоже станет островами.

В целом по прогнозам ВОЗ на протяжении ближайших ста лет только в Африке количество голодающих вырастет на 600 млн человек, а в целом по миру оно может достичь отметки в 2 млрд. Для России это будет означать возможность стать доминирующим мировым производителем продовольствия. Нынешние сельскохозяйственные районы - бассейн Дона, Северный Кавказ, Нижнее Поволжье, Южный Урал, Алтай и степная часть Южной Сибири - окажутся под негативным воздействием обострившейся нехватки воды в вегетативный период, что снизит их производительность на 20–30%. Но в то же время глобальные перемены сделают доступными для нормального массового земледелия обширные новые части территории страны в Сибири и на Дальнем Востоке. Пока что плодородность почв там существенно ниже, чем в зоне Черноземья, но смена флоры постепенно обогатит сибирскую почву.

География и экономика

Несмотря на откровенный алармизм исследования, данный сценарий сулит России заметно больше преимуществ, чем проблем. Нам, как государству, удастся сохранить не только бóльшую часть территории вообще, но и основную долю наиболее освоенных и технически развитых площадей. Затопление части Урала и Западной Сибири, конечно, вызовет необходимость переселения 10–12 млн человек, но, во-первых, есть куда, во-вторых, времени на это достаточно. Проблема с переселением Санкт-Петербурга окажется заметно более серьезной (особенно если будет принято решение перевезти на новое место и уникальный архитектурный комплекс города), но это ничто по сравнению с уплотнением французов, которым останется 10–13% территории страны.

А самое главное, Россия сумеет сохранить наибольшую часть промышленного потенциала, лишь пятая часть которого расположена на дне будущих морей. В США эта доля составляет как минимум 67%, в Китае - 72–75%. Дело в том, что большинство американских и китайских заводов построено в прибрежной полосе - так удобнее доставлять их продукцию в порты для погрузки на корабли. В России же основная часть побережья - северная, так что строить заводы приходилось на реках. Перемены наверняка в лучшую сторону скажутся на роли и месте нашей страны в будущем глобально потеплевшем мире.

Конечно, не следует принимать все эти прогнозы слишком буквально и прямолинейно. Они сделаны людьми, а человеку свойственно ошибаться. Но можно сказать уверенно, что мир меняется невиданными прежде темпами, и завтра уже не будет таким, каким было вчера. Перемены неизбежны и глобальны. Но у нас есть время подумать, подготовиться и методично адаптироваться к новой реальности.

Во время новых исследований обнаружилось, что в ходе таяния ледников может высвободиться смертельная доза ртути.

Изменение климата влияет на процесс таяния арктической поверхности земли, которая замерзла в один момент, и превратилась в потенциальный, мощный источник загрязнения ртутью в регионе. Согласно новой теории, опубликованной в журнале «Наука» (Science), в толще арктического льда содержится большое количество бактерий, способных преобразовывать неорганическую ртуть в опасное соединение метилртути. Данный тип ртути способен оказывать воздействие на нервную систему и другие нарушения развития у млекопитающих, включая человеческие плоды и детей.

«С повышением температуры, особенно в северных широтах, поверхность вечной мерзлоты, которая сформировалась 10–20 лет назад, с каждым годом все больше оттаивает, - рассказывает микробиолог и соавтор исследования Дуэйн Элиас. - Если процесс будет продолжаться, а скорее всего так и будет, слой вечной мерзлоты вскоре станет активным, а значит бактерии, которые несут в себе определенные гены, и которые спали тысячи лет, проснутся».

Ученые обнаружили ключевые генетические маркеры, которые показывают наличие метилирования бактерий в окружающей среде, включая прибрежные мертвые зоны.
Доктор Элиас и его коллеги протестировали более 3500 «метагеномов» - объединенный генетический материал, взятый от всех организмов, содержащихся в воде, почве и других источников окружающей среды, чтобы выделить гены, который присутствуют в бактерии, способной преобразовывать инертную ртуть в токсичную. Метагеномы представили всесторонний материал, дающий представление о наземных и водных средах обитания.

Загрязнение Арктики ртутью случается, когда глобальные воздушные и океанические течения переносят выбросы от угольных электростанций в районах Азии, Европы и Северной Америки на север, где они осаждаются на лед, снежный покров и поверхность океана. И когда ртуть взаимодействует с бактериями, содержащими метилирующий ген, в результате образуется токсичная ртуть.

«Как только метилртуть попадает в почву, через грунтовые воды она проникает в реки и ручьи, - объясняет Элиас. - Потом дикие арктические животные, такие как лоси или карибу, пьют загрязненную воду, а затем люди охотятся на них, и таким образом токсичные вещества уже переходят в организмы людей».

В августе в журнале «Экологические перспективы здоровья» (Environmental Health Perspectives) было опубликовано исследование, в котором показано, что среди общин инуитов, которые проживают в Квебеке, женщины и дети принимали почти вдвое большую максимально допустимую правительством суточную дозу ртути. В итоге у детей показатель интеллекта был на пять баллов ниже, чем в более отдаленных арктических сообществах, и в четыре раза чаще нуждались в специальном обучении.

В европейской части Арктики, как выяснилось, токсическое отравление ртутью меньше, хотя в 2014 году ученые обнаружили высокий уровень содержания ртути у жителей двух прибрежных общин в Гренландии. А в 2004 году исследователи нашли, что в субарктических Фарерских островах в Северной Атлантике, дети, рожденные от матерей, употреблявших в пищу гринд во время беременности, имели нарушения ментальных функций, проблемы со слухом и сердцем в детском и подростковом возрасте.