Чого Антарктида може навчити нас про глобальні зміни клімату

Замкнені в льоду ключі до того, як клімат реагував на зміни в минулому

Будучи свідками зміни клімату протягом тисячоліть, крижані покриви Антарктики є унікальним рекордом для вивчення минулих кліматичних змін, що дає змогу прогнозувати майбутнє, але розшифровка кліматичної історії континенту для прогнозування всієї планети вимагає багатонаціональної співпраці.

Крижаний щит Антарктики займає 8.3% поверхні Землі і є найбільшим запасом замерзлої прісної води на планеті. Якби весь лід розтанув до рідкої води, це підвищило б глобальний рівень моря на 57.9 м (190 футів) – це називається «еквівалентом рівня моря». Хоча цей сценарій є екстремальним, він показує, скільки води зберігається в Антарктиді та наскільки вона важлива для нашого клімату. Крижані покриви Антарктики є термостатом планети, і цей термостат контролюється кількістю води, замерзлої в крижаних покривах.

Втрата крижаних покривів створює негативну петлю зворотного зв’язку. Крижані покриви, шельфи та льодовики діють як гігантські відбиваючі поверхні, відбиваючи сонячне світло назад у космос. При цьому вони зберігають Землю прохолодною (це називається ефектом альбедо). Але коли ми втрачаємо ці великі білі поверхні, менше сонячного світла відбивається, тому Земля, ймовірно, нагріється.

Хоча потоншення антарктичних льодових покривів серед інших причин уже пояснюється підвищенням температури океану, дослідження багатонаціональної дослідницької групи показали, що потепління океану спричинило серйозну рецесію шельфового льодовика на Антарктичному півострові протягом останні 9000 років. Група спрогнозувала наслідки підвищення температури океану від 0.3 до 1.5 °C на 50-400 м нижче рівня моря та припустила, що в результаті танення шельфового льоду посилиться.

«Щоб зробити це, нам довелося об’єднати наші зусилля, тому що Антарктида така велика і практично недосліджена», — каже Лаура де Сантіс, морський геолог і колишній головний офіцер Минулий Антарктичний льодовиковий щит (Pais) дослідницька програма. Лише після Міжнародного геофізичного року, ініціативи з покращення наукової співпраці в Антарктиці, у 1957-58 роках, більше країн інвестували гроші в дослідження Антарктиди. «[З наукової точки зору] ми маємо зовсім недавню історію вимірювань і наукових досліджень в Антарктиці».

Більшість льоду втрачається на периферії льодовикових щитів, де океан тане і відламує шматки льоду в процесі, який називається океанським форсуванням

Зображення Піппи Уайтхаус (Університет Дарема, Великобританія)

В Антарктиді є три льодовикових покриви, причому переважна більшість льоду знаходиться в Східно-Антарктичному льодовиковому щиті (EAIS). Цей крижаний щит покриває більшу частину суші в Антарктиді та має еквівалент рівня моря 53.3 м (175 футів), менший Західно-Антарктичний льодовий щит (WAIS), який виходить на море Амундсена, і льодовий щит Антарктичного півострова (APIS). , які простягаються до Південної Америки, мають еквіваленти рівня моря 4.3 м (14 футів) і 0.2 м (0.7 футів) відповідно.

У центрі ЄАІС випадає дуже мало снігу і дуже мало тане поверхня. Більшу частину року на цьому величезному просторі холодно й сухо. Тоді як навколо західного узбережжя спостерігається велика кількість снігопадів і значне танення. Більшість льоду втрачається на периферії льодовикових щитів, де океан тане та відламує шматки льоду в процесі, який називається океанським форсуванням.

Швидкість втрати льоду в океані зростає. На даний момент більшість цієї масової втрати походить від WAIS. «Навколо більшої частини Західної Антарктиди лід тече прямо в океан», — каже Піппа Уайтхаус, географ, модельєр льодовикового покриву та колишній головний офіцер Solid Earth Response and influence on Cryospheric Evolution (Serce), іншої дослідницької програми під керівництвом Науковий комітет з антарктичних досліджень (Шрамець). «Лід лежить на морському дні, що дійсно має фундаментальне значення для того, як він реагує на вплив клімату. Коли ми нагріваємо океан, він тече прямо біля крижаного покриву та розтоплює його знизу».

Шельфові льодовики відіграють важливу роль у захисті Антарктиди.

Після того, як цей бар’єр буде усунено, потік крижаних щитів до океану значно прискориться, підвищуючи рівень моря.

Зображення Лаури де Сантіс (INOGS, Італія)

Морський лід і шельфовий льодовиковий льод (розширення крижаних покривів над водою) не мають еквівалента рівня моря. Оскільки вони вже плавають в океані, якби вони розтанули, вони не змінили б рівень моря (як танення кубика льоду в напої, об’єм залишається незмінним). Але шельфовий льодовик все ще відіграє важливу роль у захисті Антарктиди, каже Вайтхаус. Вони підтримують крижані щити, які живляться в них, і як тільки цей бар’єр усунуто, потік крижаних щитів до океану значно прискорює доставку висадженого льоду в океан, підвищуючи рівень моря.

«Якщо ми втратимо ці опори, швидкість, з якою ми втратимо більше льоду з крижаних щитів, зросте», — каже Уайтхаус.

Pais, Serce і Нестабільності та пороги в Антарктиді (Миттєві) дослідницькі програми SCAR об’єднати вчених із 45 країн-членів, у тому числі геологів, хіміків, біологів та економістів, для аналізу взаємодії океанів, атмосфери та кріосфери, щоб зробити реконструкцію маси льодовикового покриву з минулого та прогнозування маси льодовикового покриву в майбутньому.

«Нам потрібно об’єднати міждисциплінарну роботу, щоб зрозуміти чутливість крижаних щитів до поточного потепління клімату та до ще більшого потепління, яке очікується в майбутньому в наступні десятиліття», — говорить де Сантіс.

Зображення Тіма Нейша – Веллінгтонський університет Вікторії, Нова Зеландія

Наука припускає, що [танення льодовикового покриву] є нестабільним і потенційно незворотним у масштабах людського часу – Тім Нейш

Кожен експерт має унікальні дослідницькі інтереси, які розширюють наше розуміння того, як зміна клімату впливає на різні системи. Свердлячи глибоко в мерзлу антарктичну землю, з’являється цілий новий світ. Близько 90 мільйонів років тому, в крейдяний період, Антарктида була пишним болотом. Зразки землі під льодом містять пилок, спори та коріння.

Незважаючи на свій холодний вигляд, морське дно навколо Антарктики є домом для крихітних мікроорганізмів. Деяке життя навіть виживає під льодом, наприклад водорості та тихохідні в підльодовикових антарктичних озерах. Незважаючи на те, що дослідження в Антарктиці зосереджені на моделюванні льодовикового покриву та впливі втрати льоду на рівень моря, біологи та екологи також є домом для Шрами проектів.

Наслідки зміни клімату, ймовірно, призведуть до більших змін на полюсах Землі, ніж у середньому по всьому світу, у процесі, який називається полярним посиленням. Проект Pais виявив це полярне підсилення прискориться, тобто коефіцієнт потепління на полюсах порівняно з рештою світу збільшиться.

«Наука припускає, що [танення льодовикового покриву] є нестабільним і потенційно незворотним у масштабах людського часу», — говорить Тім Нейш, палеокліматолог і головний директор Instant. «Те, що ми бачимо в супутникових даних і вимірюваннях океану, полягає в тому, що там, де океан починає нагріватися навколо узбережжя Антарктиди, лід тече в цей теплий океан, і ці крижані покриви починають руйнуватися».

Нейш каже, що наступним кроком є ширша розповсюдження цього повідомлення. «Значною частиною нашої роботи є пояснення впливу цих змін на людство, суспільство».

«Наукові дослідження просто більше не можна проводити в бек-офісах», — каже Нейш. «Це має бути зроблено спільно з тими, хто використовує цю науку. І я думаю, що це те, що Шрам починає все більше усвідомлювати».

Цю статтю рецензували Елвіс Бахаті Орлендо з Міжнародного фонду науки, Стокгольм та Елоді Шаброль з Pint of Science.

Оплачено та представлено Міжнародною науковою радою.