Чему Антарктида может научить нас о глобальном изменении климата

Во льдах скрыты подсказки о том, как климат реагировал на изменения в прошлом.

Являясь свидетелями изменения климата на протяжении тысячелетий, антарктические ледяные щиты являются уникальным свидетельством изучения прошлых изменений климата, позволяющим делать прогнозы на будущее, но расшифровка климатической истории континента для прогнозирования всей планеты требует многонационального сотрудничества.

Антарктический ледяной щит покрывает 8.3% поверхности Земли и является крупнейшим хранилищем замороженной пресной воды на планете. Если бы весь лед растаял и превратился в жидкую воду, это подняло бы глобальный уровень моря на 57.9 м (190 футов) – это называется «эквивалент уровня моря». Хотя этот сценарий является экстремальным, он показывает, сколько воды хранится в Антарктиде и насколько она важна для нашего климата. Антарктические ледяные щиты являются термостатом планеты, и этот термостат контролируется количеством воды, замороженной в ледяных щитах.

Потеря ледниковых щитов создает петлю отрицательной обратной связи. Ледяные покровы, шельфы и ледники действуют как гигантские отражающие поверхности, отражающие солнечный свет обратно в космос. При этом они сохраняют Землю прохладной (это называется эффектом альбедо). Но по мере того, как мы теряем эти огромные белые поверхности, меньше солнечного света отражается, поэтому Земля, скорее всего, нагреется.

Хотя истончение антарктических ледяных щитов уже связывают с повышением температуры океана, исследования многонациональной научно-исследовательской группы показали, что потепление океана привело к серьезному отступлению шельфовых ледников на Антарктическом полуострове. последние 9000 лет. Группа спрогнозировала последствия повышения температуры океана на 0.3–1.5°C на глубине 50–400 м ниже уровня моря и предположила, что в результате таяние шельфового ледника усилится.

«Чтобы сделать это, нам пришлось объединить наши усилия, потому что Антарктида очень велика и практически не исследована», — говорит Лаура де Сантис, морской геолог и бывший главный офицер Прошлый антарктический ледниковый щит (Паис) исследовательская программа. Только после Международного геофизического года, инициативы по улучшению научного сотрудничества в Антарктике, в 1957-58 годах больше стран вложили деньги в исследование Антарктики. «[С научной точки зрения] у нас есть совсем недавняя история измерений и научных исследований в Антарктиде».

Большая часть льда теряется на периферии ледяных щитов, где океан тает и откалывает куски льда в процессе, называемом воздействием океана.

Изображение Пиппы Уайтхаус (Университет Дарема, Великобритания)

В Антарктиде есть три ледниковых щита, причем подавляющее большинство льда находится на Восточно-Антарктическом ледниковом щите (EAIS). Этот ледниковый щит покрывает большую часть территории Антарктики и имеет высоту, эквивалентную 53.3 м (175 футов), меньший Западно-Антарктический ледниковый щит (WAIS), который выходит на море Амундсена, и ледниковый щит Антарктического полуострова (APIS). , который достигает Южной Америки, имеет эквиваленты на уровне моря 4.3 м (14 футов) и 0.2 м (0.7 фута) соответственно.

В центре ЕАИС очень мало снега и очень мало таяния поверхности. Большую часть года на этом обширном пространстве холодно и сухо. А вот вокруг западного побережья наблюдается большое количество снегопадов и значительное таяние снега. Большая часть льда теряется на периферии ледяных щитов, где океан тает и откалывает куски льда в процессе, называемом воздействием океана.

Скорость, с которой лед теряется в океане, увеличивается. На данный момент большая часть этой потери массы происходит из-за WAIS. «Вокруг большей части Западной Антарктиды лед течет прямо в океан», — говорит Пиппа Уайтхаус, географ, разработчик моделей ледникового покрова и бывший руководитель Solid Earth Response и влияния на эволюцию криосферы (Serce), другой исследовательской программы, возглавляемой Научный комитет по антарктическим исследованиям (ШРАМ). «Лед находится на морском дне, и это действительно имеет решающее значение для того, как он реагирует на климатические воздействия. Когда мы нагреваем океан, этот океан течет прямо рядом с ледниковым щитом и тает его снизу».

Шельфовые ледники играют важную роль в защите Антарктиды.

Как только этот барьер будет устранен, поток ледяных щитов в океан значительно ускорится, что приведет к повышению уровня моря.

Изображение Лауры де Сантис (INOGS, Италия)

Морской лед и шельфовые ледники (расширения ледяных щитов над водой) не имеют эквивалента на уровне моря. Поскольку они уже плавают в океане, если бы они растаяли, они не изменили бы уровень моря (как тающий кубик льда в напитке, объем остается прежним). Но шельфовые ледники по-прежнему играют важную роль в защите Антарктиды, говорит Уайтхаус. Они поддерживают ледяные щиты, которые в них питаются, и как только этот барьер будет устранен, поток ледяных щитов в океан значительно ускорит доставку выброшенного на берег льда в океан, поднимая уровень моря.

«Если мы потеряем эти опоры, скорость, с которой мы потеряем больше льда с ледяных щитов, увеличится», — говорит Уайтхаус.

Паис, Серце и Нестабильность и пороги в Антарктиде (Мгновенные) исследовательские программы SCAR объединить ученых из 45 стран-членов, включая геологов, химиков, биологов и экономистов, для анализа взаимодействия океанов, атмосферы и криосферы, чтобы сделать реконструкцию массы ледникового покрова в прошлом и прогнозы массы ледникового покрова в будущем.

«Нам необходимо объединить междисциплинарную работу, чтобы понять чувствительность ледниковых щитов к продолжающемуся потеплению климата и к еще большему потеплению, которое ожидается в будущем в ближайшие десятилетия», — говорит де Сантис.

Изображение Тима Нэйша – Университет Виктории, Веллингтон, Новая Зеландия

Наука предполагает, что [таяние ледникового покрова] нестабильно и потенциально необратимо в масштабах человеческого времени – Тим Нэйш

Каждый эксперт представляет уникальные исследовательские интересы, которые расширяют наше понимание того, как изменение климата влияет на различные системы. Благодаря глубокому бурению в замерзшей антарктической земле появляется совершенно новый мир. Около 90 миллионов лет назад, в меловой период, Антарктида представляла собой пышное болото. Образцы земли подо льдом содержат пыльцу, споры и корни.

Несмотря на свой холодный вид, морское дно вокруг Антарктики является домом для крошечных микроорганизмов. Некоторые формы жизни даже выживают подо льдом, например водоросли и тихоходки в подледниковых антарктических озерах. Хотя основное внимание исследований в Антарктике уделяется моделированию ледникового покрова и влиянию таяния льда на уровень моря, здесь также есть место для биологов и экологов. СКАР проектов.

Последствия изменения климата, вероятно, приведут к более значительным изменениям на полюсах Земли, чем в среднем по миру, в процессе, называемом полярным усилением. Проект Паис обнаружил, что полярное усиление ускоритсяЭто означает, что степень потепления на полюсах по сравнению с остальным миром увеличится.

«Наука предполагает, что [таяние ледникового покрова] нестабильно и потенциально необратимо в человеческом масштабе», — говорит Тим Нэйш, палеоклиматолог и главный директор Instant. «По спутниковым данным и измерениям океана мы видим, что там, где океан вокруг побережья Антарктиды начинает нагреваться, лед течет в этот теплый океан, и эти ледяные щиты начинают разрушаться».

Нэйш говорит, что следующим шагом будет более широкое распространение этого послания. «Большая часть того, что мы делаем, — это объяснение влияния этих изменений на человечество, на общество».

«Научные исследования больше невозможно проводить в бэк-офисах», — говорит Нэйш. «Это необходимо делать совместно с теми, кто использует эту науку. И я думаю, что Шрам все больше и больше осознает это».

Эта статья была рецензирована Элвисом Бахати Орлендо из Международного фонда науки, Стокгольм, и Элоди Шаброль из Pint of Science.

Оплачено и представлено Международным научным советом.