Современная динамика ледникового покрова Антарктиды

Климатические предпосылки изменения ледникового покрова

В ХХ веке глобальная температура начала расти, причем, особенно быстро два последние десятилетия. Особенно сильные изменения сейчас идут в континентальных районах высоких и умеренных широт, в то время как есть районы где температура понизилась. В целом по Земному шару потепление достигло 0,60С, что уже немало, ведь это примерно 1/3 пути до очень серьезных экологических потерь.

Естественные факторы изменения климата включают смещение орбиты и угла наклона Земли (относительно положения ее оси), изменение солнечной активности, вулканические извержения и изменение количества атмосферных аэрозолей (твердых взвешенных частиц) естественного происхождения. Оценка вклада различных факторов в радиационное воздействие (прогрев атмосферы) показывает, что по сравнению с 1750 г. к 2000 г. изменение солнечной радиации усилило прогрев на 0,1-0,5 Вт/м2, изменение количества тропосферного озона - на 0,2-0,5 Вт/м Но, с другой стороны, изменение концентрации сульфатных соединений снизило прогрев на 0,2-0,5 Вт/м2, а стратосферного озона -- на 0,05-0,2 Вт/м То есть имеется комбинация разнонаправленных факторов, каждый из которых значительно слабее, чем рост концентрации в атмосфере парниковых газов, результат которого оценивается как прогрев на 2,2-2,7 Вт/м2.

Данные по изменениям температуры с 1981 по 2007 годы показывают, что температурный фон в Антарктиде менялся неравномерно. Для Западной Антарктиды в целом наблюдается повышение температуры, тогда как для Восточной Антарктиды потепления не обнаружено, и даже отмечен некоторый негативный тренд. Маловероятно, что в XXI веке процесс таяния Антарктиды существенно усилится. Наоборот, ожидается, что с ростом температуры возрастёт количество снега, выпадающего на Антарктический ледниковый покров. Однако в связи с потеплением возможно более интенсивное разрушение шельфовых ледников и ускорение движения выводных ледников Антарктиды, выбрасывающих лёд в Мировой океан.

250 ученых из разных стран под эгидой Arctic Council в течение четырех последних лет изучали климатические изменения и их последствия в Арктике. Они отме6чают, что в Арктике изменения климата развиваются особенно интенсивно. По сравнению с остальным миром в этом регионе темпы роста средней температуры вдвое выше. Ледяной покров тает с беспрецедентной скоростью: сейчас он уже вдвое тоньше, чем 30 лет назад. Если темпы таяния сохранятся, то “в Арктике может не остаться льда уже летом 2070 г. Беспрецедентная скорость, с которой тают арктические льды, может привести к затоплению огромных территорий, исчезновению отдельных биологических видов и разрушению инфраструктуры городов, но также позволит открыть новый путь между Азией и Европой и облегчить доступ к топливным ресурсам.

По мнению британских исследователей, быстрое таяние ледников связано с резким потеплением воздуха вокруг Антарктического полуострова: сейчас его среднегодовая температура составляет 2,5 градуса по Цельсию. Скорее всего, теплый воздух засасывает в Антарктику из более теплых широт вследствие изменения привычных воздушных течений. Кроме того, немалую роль в этом процессе играет и продолжающееся потепление океанической воды.

Дело в том, что воды в ледниках континента достаточно для того, чтобы поднять уровень моря на целых 60 метров, а к чему это может привести – страшно даже подумать. Изменения в антарктической температуре тщательно фиксируются учеными-наблюдателями. До сих пор науке было известно о них совсем немного. Установлено, что наибольшее нагревание воздуха происходит на западной стороне Антарктиды. За последние 50 лет воздух здесь потеплел на 2,5°С.

То что сегодня происходит в ледяных щитах – это серьёзный повод для беспокойства. Уже сейчас средняя температура выше, а потепление идёт быстрее чем когда либо за последние тысячу лет. Многие учёные полагают, что это связано с созданным человеком изменением климата, а другие говорят о естественных ритмах земли. Единственный способ понять что происходит, это изучать климат земного прошлого [11].

Особенности динамики ледников Антарктиды

Мощность ледников Антарктиды увеличивается благодаря аккумуляции снега и сокращается под влиянием нескольких процессов, которые гляциологи объединяют общим термином «абляция». Сюда входят: таяние, испарение, возгонка (сублимация) и дефляция (ветровая эрозия) льда. И аккумуляция и абляция требуют весьма определенных климатических условий. Обильные снегопады зимой и холодное облачное лето способствуют разрастанию ледников, тогда как малоснежная зима и теплое лето с обилием солнечных дней оказывают противоположный эффект.

Таяние – наиболее существенный компонент абляции. Отступание конца ледника происходит как в результате его таяния, так и, что более важно, общего уменьшения мощности льда. Уровень океана поднимается сейчас примерно на 3,5 мм в год, но таяние ледников Антарктиды может обеспечить его подъем только на 0,35 мм в год. Британские исследователи пришли к выводу, что баланс процессов таяния и образования нового льда пока не сводится, хотя он и продолжает интенсивно изучаться. Одно из неизбежных следствий глобального потепления — таяние ледников и подъем за счет этого уровня Мирового океана. Подсчитано, что если два крупнейших ледовых щита планеты, Антарктический и Гренландский, полностью растают, уровень океана поднимется на 70 м. Согласно данным обзора 1992 года, динамика льда Антарктиды оценивалась от прямых потерь в 500–600 Гт (гигатонн, 1 Гт = 109 т) в год, что равносильно повышению уровня океана на 1,4 мм за год, до прироста примерно на 1000 Гт в год.

Но даже во время отступания ледники продолжают двигаться вперед. Так, ледник за год может продвинуться на 30 м и отступить на 60 м[14]. В итоге длина ледника уменьшается, хотя он продолжает двигаться вперед. Аккумуляция и абляция почти никогда не находятся в полном равновесии, поэтому постоянно происходят колебания размеров ледников.

Движение ледников на современном этапе

Скорость движения ледников Антарктиды не высока, в малых ледниках редко превышает несколько метров в год, в горно-долинных ледниках она колеблется от первых десятков до сотен метров в год. В выводных и шельфовых ледниках Антарктиды скорость движения льда достигает 300 — 1200 м в год. Материк делят на две части: Западную и восточную, каждая из которых имеет свою специфику движения ледников.

- Западная Антарктида.

83% площади шельфовых ледников находится в Западной Антарктиде, в том числе и крупнейшие из них - Росса и Ронне-Фильхнера. Британские британские ученые, работающие в Антарктиде в 2000 году, обнаружили явное свидетельство нестабильности льдов в Западной Антарктиде. Если выявленная ими тенденция сохранится, она может привести к значительному повышению уровня мирового океана. Исследования проводились на группе ледников в удаленной и малоизученной части материка. При помощи специального сонара ученые "просвечивали" ледник в надежде обнаружить следы движения ледяной массы по поверхности материка. Выполнялись также сейсмические исследования. В проделанные горячей водой 20-метровые лунки во льду помещались пиропатроны. Отражение взрывной волны фиксировали специальные датчики. Кроме того, приемники, связанные со спутниками системы GPS, показывали движение ледника с промежутками в 10 секунд. Наблюдения со спутников показали, что движение трех гигантских ледников ускоряется уже более 10 лет. В 1990-е годы движение ледника ускорялось на 1% ежегодно, тогда как в этот сезон показатель составил 7%. Причиной ускорения ледников может быть глубокое океаническое течение, проникающее в антарктический шельф близко к устью ледника. Могут быть и другие причины. Наличие в верхней части ледника следов древнего вулкана может свидетельствовать о вулканической активности всей зоны и в наши дни. Поступающее из недр земли тепло помогает подтаивать основанию ледника и ускоряет его скольжение к морю.

В начале этого года американские ученые ожидали начало процесса таяния Западно-Антарктического ледникового шельфа. Этот огромный массив льда содержит такое количество замерзшей воды, что ее будет достаточно, чтобы поднять уровень мирового океана на семь метров. В результате тенденции потепления климата, скорость движения ледников в Западной Антарктиде к океану резко возросла. Если эта тенденция сохранится, то это может привести к значительному повышению уровня Мирового океана. Если ледник продолжит двигаться с ускорением, говорят американские ученые, то самый большой ледник на западе Антарктиды может увеличить уровень мирового океана на 25 сантиметров. Соседние ледники тоже сходят к морю ускоренными темпами. Если вся эта зона обрушится в море, то уровень океана повысится на 1,5 метра [11].

- Восточная Антарктида.

Движение ледников в этой части материка происходит менее интенсивно, чем в западной. В восточной Антарктиде находится самый большой выводной ледник не только во всей Антарктиде, но и во всем мире - ледник Ламберта. Его ширина достигает 64 км. Ледник Ламберта движется очень медленно, он как бы соскальзывает с гор Принс-Чарльз со скоростью всего 0,23 км в год, постепенно ускоряясь до 1 км в год у ледяного барьера Эймери. Однако он двигается хотя и не быстро, но мощно, поскольку через него за год проходит около 35 куб. км льда. [14].

Образование айсбергов на современном этапе

Айсберги всегда окружают Антарктический ледяной материк. Они уносят лед в Мировой океан. Их количество возрастает, да и размеры увеличиваются в те годы, когда антарктические ледники переходят в наступление. А это совпадает с периодами усиления меридианальной циркуляции атмосферы. Образование айсбергов показатель не только колебаний режима оледенения Антарктиды, но и изменений в характере атмосферной циркуляции в Южном полушарии Земли. Айсберги у берегов Антарктиды образуются постоянно. Целые ледяные поля десятки лет бороздят просторы Мирового океана, пока не растают. Особенно хрупки шельфовые ледники, плавающие на поверхности моря. Участки их довольно часто отрываются и дрейфуют в виде огромных столовых айсбергов. Иногда такие острова содержат больше льда, чем самый большой в мире долинный ледник. В водах Антарктиды встречались айсберги длиной более 300 км и шириной около 100 км.

Скорость образования айсбергов — примерно 3000 м3 в год в общем объеме. Однако, как предупреждают ученые, эта величина непостоянна. Ведь ледяной покров Антарктиды очень неоднороден и повсюду по нему проходят огромные трещины. Особую опасность для целостности льда представляют так называемые антиклинали — структурные вспучивания, образованные более старым льдом. В местах прохождения антиклиналей ледяной покров не является монолитным. Огромные геологические напряжения, накопленные за сотни тысяч лет, способны буквально взорвать изнутри четырехкилометровую толщу льда[11].

Образование айсбергов — процесс закономерный и неизбежный. Его скорость зависит от климатических и геологических факторов. Ледяной покров раздвигается вширь, выползает в море и откалывается в виде айсбергов. При потеплении откол происходит интенсивнее, и айсберги расходятся по океанам, как круги по стоячей воде. Единственный способ избежать их расползания, а затем и таяния — удержать ледяные острова в холодных антарктических водах, где нет интенсивного судоходства.

Колебания антарктических ледников не случайны; они отражают периодическую смену тенденций в характере атмосферной циркуляции в Южном полушарии. В течении последних 100 лет преобладали то меридианальные, т о зональные типы переноса воздушных масс. В связи с этим информацию о колебаниях края антарктических ледников с быстрыми подвижками и грандиозными обломами айсбергов можно рассматривать в качестве многолетних показателей смены интенсивности и характера атмосферной циркуляции в Южном полушарии [1].

На сегодняшний день, особую угрозу, чреватую обильным сбросом в океан айсбергов, представляют два таких гигантских разлома, которые проходят неподалеку от шельфового ледника Росса, а также у берегов моря Уэдделла. А это главные «айсбергообразующие» районы Антарктиды. Напряжение силовых линий в ледяной коре этих мест уже достигло критических отметок, что фиксируют геофизические приборы. Достаточно относительно небольшого толчка — падения метеорита, землетрясения или ядерного испытания в Тихом океане — и ледяной покров в этих регионах может прийти в движение. Гипотетическую катастрофу ученые уже окрестили Большим антарктическим взрывом. Последствия для всей планеты могут быть невиданными — около 5—6 км3 льда станут айсбергами, сброшенными в воды Тихого и Атлантического океанов [13]. Угроза катастрофических наводнений — это все же завтрашний день. Сегодня человечеству приходится решать более неотложные и насущные задачи. Из числа острейших — проблема питьевой воды. Нехватку воды в современном мире испытывают до четверти миллиарда людей. Понятно, потребление растет, и лет через 20 с этой проблемой столкнутся уже около четырех миллиардов. Возможным выходом может стать использование огромных ледовых ресурсов Антарктиды, Гренландии, Аляски.