Ми з занепокоєнням стежимо за прискоренням танення полярних крижаних ковпаків з 1988 року, виникає все більше питань, і лише в останні десятиліття ми почали розуміти передумови процесів.

Лише останнім часом ми зрозуміли складні процеси, які найбільше впливають на зміни крижаного покриву. Все вказує на те, що ми досягли переломного моменту. Останніми роками температура в деяких районах Арктики в певні дні листопада була на 20 градусів вище середньої (NSIDC). Хоча потепління в Арктиці відбувається щонайменше вдвічі швидше, ніж у континентальних районах, лише підвищення температури не пояснює поточних темпів дощової ерозії в Гренландії.

Дослідники вважають, що пояснення частково пояснюється зміною льодової основи та активністю мікробів і водоростей, що живуть на льоду. Останні створюють пігменти, які допомагають льоду поглинати сонячну енергію.

статися

Рожевий сніг і лід в Арктиці. Зменшення альбедо прискорює плавлення Джерело: Liane G. Benning, GFZ

Експерти з Університету Шеффілда у Великобританії під час вимірювань підтвердили, що крижана поверхня вже не така біла, як кілька років тому, тому вона краще поглинає видиме та ближнє інфрачервоне сонячне випромінювання. У той же час кристали льоду, що плавляться і замерзають, втрачають свою колористичну форму, ще більше знижуючи свою відбивну здатність. Супутникові дані показують, що лід у периферійних районах темніший на 5 відсотків (Kintisch 2017). Це пов’язано з тим, що протягом століть захоплені частинки концентрувались у зоні плавлення крижаного покриву. Так званий феномен "темного льоду" також посилюється через викиди пилу та диму від європейських заводів та лісові пожежі в Канаді.

Потепління - це самозбуджуючий процес, цвітіння водоростей і бактерій є наслідком більш високих температур, але в той же час найважливішим фактором потемніння льоду. Сонячна енергія, що поглинається плямами, покритими темними бактеріями та водоростями, допомагає підтримувати температуру води вище замерзання, що призводить до все глибших та глибших плям води в приповерхневій області. Дослідники стикаються з низкою особливих видів (наприклад, Ancylonema nordenskiöldii або Mesotaenium berggrenii) (Lutz 2016). Оскільки форми життя тут витримують екстремальні умови, крім періодів холоду та заморозки, вони також мають справу із сильним ультрафіолетовим випромінюванням (Yallop et al. 2010; Anderson et al. 2017). Але адаптація до екстремальних умов також прискорює процес: коричневі пігменти захищають рослини від шкідливого впливу УФ, одночасно збільшуючи поглинання енергії льоду, сприяючи радикальному прискоренню танення. Постійна присутність розплаву призводить до колонізації додаткових видів, які менш терпимі до крайнощів.

Супутникове дистанційне зондування

Особливі метеорологічні режими спрямовують тепле, вологе повітря в цю місцевість, яке майже постійно впливає на крихкий лід, так що навіть у темну пору зими Арктика не може зледеніти до попереднього ступеня. Таким чином, потепління посилюється низкою фізичних та біологічних факторів, але вони ще не повністю описані. Основний напрямок досліджень змістився на уточнення та перевірку даних супутникового дистанційного зондування. Дослідники відібрали ділянки зразків, які називають лише "пікселями", посилаючись на елементарну частинку супутникового зображення, найменшу одиницю зображення, що описує спектральні та поверхневі сигнали.

Пікселі з космічних знімків, зібрані майже щодня, представляють собою польову пляму завширшки 500 м, і місця зразків у різних місцях були скориговані відповідно. Аерофотознімки з високою роздільною здатністю літальних апаратів із деталлю від 3 до 20 см та знімки безпілотних літаків невеликих ділянок із деталлю від 0,4 до 10 см влітку робляться регулярно (на безпілотних літальних апаратах). В основному опитування ґрунтуються на аналізі інформації, зібраної радіохвилями (радіолокаційне дистанційне зондування), активними (лазерне сканування) та пасивними (мультиспектральна фотографія) оптичними методами.

Аномалії в зоні плавлення полярного льодовикового покриву (на основі Елі Кінтіша) Джерело: Наука

Таким чином, на потепління Арктики впливає не лише сонячна енергія, що поглинається місцевим шляхом. Змінювані кліматичні умови дедалі більше відволікають теплі повітряні потоки в напрямку до Арктики, які мають вплив навіть тоді, коли область вкрита хмарами. У випадку танення, на яке в основному впливали повітряні потоки, вже виміряно танення шару льоду товщиною 4 м за короткий, похмурий літній період. Вплив віддаленого теплого повітря та поглинених місцевими електромагнітними променями зазвичай слід оцінювати разом, знаючи складну систему потоків.

Вирішальним є також стан Антарктиди

Держава Антарктида також відіграє ключову роль у формуванні клімату Землі. Вологе повітря, що тече на південь, перетворюється на орбіту навколо Антарктиди внаслідок обертання Землі та зміни температури. Оскільки він не стикається з наземними перешкодами, величезні енергії виникають у південній півкулі, викликаючи найсильніший безперервний потік океану на висоті шістдесятої широти. Це називається потоком потоку. Таким чином, Антарктида, як правило, недоступна для теплих або дощових течій, і, отже, може бути найсухішим і найхолоднішим місцем на Землі. Навколо континенту 25 000 гігатон води щороку змінюються через екстремальні сезонні зміни.

Процеси, що створюють північний потік галоклінів Джерело: Джейн Дусетт, ВООЗ

На холодному сухому континенті лютує катаболічний вітер 150 км/год, і коли він охолоджує солону воду до -2,5 itС у периферійних районах, він замерзає і розсіл випадає в осад під час процесу. Щільний насичений киснем сольовий розчин, який є більш концентрованим, ніж морська вода, опускається і поширюється на північ, поширюючись на морському дні. Цей повільний потік, званий галокліном, рухається до екватора, зберігаючи океани в русі та охолоджуючи, регулюючи середню температуру води. Галоклін також можна спостерігати в північній півкулі і утворює бар'єр, який захищає крижаний покрив від контакту з теплими водами (Плюдедеманн 1998). Британське антарктичне опитування робить висновок, що ці холодні течії пояснюють понад двісті однакових видів, знайдених під час перепису морського життя в двох Арктиках, на відстані 13000 кілометрів.

Тому потепління сповільнюється низкою факторів, проте ми спостерігаємо прискорення тенденцій. Танення льоду Гренландії скидає приблизно 250 мільярдів тонн прісної води в океан щороку, що є менш щільним, ніж морська вода. Як результат, галоклінові струми можуть слабшати, що призводить до змін додаткових струмів.

Арктичний крижаний покрив і потік Галокліна перешкоджають надходженню прісної води в море в північній Азії, Європі та Північній Америці. З втратою крижаного покриву робота океанічних течій, так званий океанський конвеєр, може бути порушена. На думку океанографа Фіамми Странео, навіть невелика кількість прісної води, що перемішується з півночі, може мати значний вплив на глобальний клімат. В даний час каліфорнійські дослідники демонструють, що зміни лише в процесах Південного полюса можуть порушити глобальні океанічні системи (Нд 2017).

Супутникові знімки, вимірювання на місці та події, що впливають на погоду на віддалених континентах, представляють похмуру картину.

Антарктичні дослідницькі станції та супутникові знімки також виявляють тривожні зміни. Розрив соснового льодовика на супутникових знімках 28 жовтня та 13 листопада 2013 р. Джерело: NASA/Зображення змін

Лише танення льоду прискорює процес, оскільки альбедо (радіаційна відбивна здатність) води та землі значно менший, а надлишкове тепло, поглинене таким чином, становить приблизно чверть парникового ефекту від атмосферного вуглекислого газу (Pistone et al. 2014).

Прискорення процесу потепління характеризується тим, що біотичні, абіотичні та геоморфологічні фактори живлять нелінійну реакцію: потепління виділило на 60 відсотків більше талої води та сміття за останнє десятиліття, ніж за століття, вивчені за попередніми наборами даних.

Відступ льодовиків

Радикальне занепад крижаного покриву властиве не лише Арктиці. Льодовики високих гір також небезпечно віддаляються. Льодовики несуть каміння, сміття, яке проходить через нижню частину льоду. Це сміття шліфує скелі до блиску. Якщо тала вода потрапляє на основу під шарами льоду, це значно прискорює рух льоду, льодовик швидше переносить льодові маси в зону плавлення. Обсяг льоду важко оцінити просто тому, що в крижаних шарах льодовиків є невеликі, наповнені водою порожнини, і зміна стану безперервна. Від цього величезна маса льоду здатна звиватися без радикального поверхневого розриву осколків льоду. Коли ми подивимося, наскільки літня снігова межа лише за рік відступила в горах Сьєрра-Невади, стає очевидним, наскільки радикально потепління було сьогодні.

Відступ снігового покриву з однорічної перспективи. Гори Сьєрра-Невада в червні 2016 та 2017 рр. Джерело: NASA/Зображення змін

Глобальні наслідки

Плавлення Арктики має сильний вплив на глобальні процеси. Все ще відчутним є зміна сезонів і той факт, що міграція погодних систем на захід-схід сповільнюється (Kintisch, 2016). Льодовики вже скоротились, крижані плями на північних річках та озерах розпадаються, розподіл висот середовищ існування рослин та тварин змінився, рослини цвітуть швидше, і ми відчуваємо довші, інтенсивніші хвилі спеки та екстремальні погодні умови. Ці процеси були сигналами вчених у минулому, і зараз вони є частиною нашого життя, ми вважаємо з ними, але ці наслідки посилюються. Рівень збитків, спричинених зміною клімату, щороку зростає щодо вироблених товарів (звіт МГЕЗК).

Також прийнято згадувати про підвищення рівня моря у світовому океані. У цьому столітті можна передбачити глобальний підйом рівня моря на 27 см лише від розплаву Гренландії. Це було встановлено шляхом оцінки кількох незалежних моделей. Крім того, антарктичний лід зберігає принаймні в десять разів більше води, ніж Гренландія.

Арктичний лід відступив у 1984 та 2012 роках. На рисунку показано мінімальний крижаний покрив за певний рік Джерело: NASA/Images of Change

Ми переживаємо зміни через крайнощі континентальної погоди. Однак дослідники в Гренландії також змогли спостерігати набагато страшніші ознаки всього цього, оскільки товщина шару снігу та льоду залишалася під наметами в одному з дослідних місць, тоді як нагріта сонцем поверхня навколо наметів продовжувала танути. Наприкінці навчальних днів намети стояли на химерних крижаних платформах посеред безплідної крижаної площини. Експерти сходяться на думці, що протягом літа десятиліттями на Північному полюсі не буде льодового покриву.

Парникові гази від вічної мерзлоти

Однак у цьому процесі також спостерігаються уповільнення. Коли замерзлі поверхні замінюють фотосинтетичними, починається секвестрація вуглецю. Баланс вуглецю лише незначно покращується за рахунок щойно звільнених з льодовикового покриву ділянок та ефекту секвестрації вуглецю в океанічних цвітіннях водоростей, виявлених Британським антарктичним опитуванням. Крім того, парникові гази, що виділяються із крижаних ґрунтів, шарів вічної мерзлоти, також більше сприяють глобальному потеплінню, тому цей компенсуючий фактор важливий лише для більш точного часу та метрик при програмному моделюванні змін клімату.

Метан, що зберігається в шарах вічної мерзлоти, перетворює енергію від електромагнітних хвиль у десять-двадцять разів, ніж вуглекислий газ. Серед професіоналів немає єдиної думки щодо ефективності захоплення енергії метану в цьому напрямку. Викид метану може стати переломним моментом у зміні клімату.

Льодовик Корі Каліс у Перу в липні 1978 р. Та липні 2011 р. Джерело: NASA/Зображення змін

Якщо потепління обернеться швидким і радикальним похолоданням (з цим сценарієм ми займемося пізніше), лід розпочне ще один процес самозбудження, який також є компенсаційним фактором: крижаний покрив перешкоджає природному виведенню вуглекислого газу з атмосфери, тому його розряд стикається прискорюється. Радикальне зменшення біотичних факторів, сухий, крижаний і холодний поверхневий покрив стримує секвестрацію рослин, тим самим встановлюючи тисячолітню кліматичну тенденцію на шляху повільного потепління.

Стаття ще не закінчена, натисніть!