Западно-Антарктический ледовый щит содержит достаточно воды, чтобы поднять глобальный уровень моря на 5 метров. Однако когда это произойдёт — и с какой скоростью — пока точно неизвестно.
В мае 2014 года НАСА заявило на пресс-конференции, что часть Западно-Антарктического ледового щита, по-видимому, достигла точки необратимого отступления. Ледники, движущиеся к морю по периферии двухкилометрового ледяного покрова, теряли лёд быстрее, чем снег успевал его пополнять, в результате чего их края отступали вглубь суши. Таким образом, вопрос заключался уже не в том, исчезнет ли Западно-Антарктический ледовый щит, а в том, когда именно это произойдёт. Когда эти ледники исчезнут, уровень моря поднимется более чем на метр. Это затопит территории, на которых сегодня проживает около 230 миллионов человек. И это будет лишь первый шаг перед полным обрушением ледового щита, которое может поднять уровень моря на 5 метров и изменить береговую линию по всему миру.
В 2014 году учёные предполагали, что исчезновение этих ледников займет столетия. Но в 2016 сенсационное исследование показало, что обрушение краёв ледяных щитов может спровоцировать их быстрое и необратимое отступление. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) обратила на это внимание, сформулировав новый, наихудший сценарий: к 2100 году талая вода из ледников Антарктиды, Гренландии и горных районов в сочетании с термическим расширением морской воды может поднять глобальный уровень моря более чем на 2 метра. И это будет только началом. Если выбросы парниковых газов будут продолжаться без ограничений, к 2300 году уровень моря поднимется на ошеломляющие 15 метров.
Однако не все учёные уверены в сценарии неуправляемого отступления ледников. В результате возникли споры по поводу того, сколько времени у нас осталось до исчезновения крупнейших ледников Западной Антарктиды. Если их отступление будет происходить в течение столетий, у человечества может быть время для адаптации. Однако если в ближайшие десятилетия начнётся быстрая дестабилизация в результате спорного процесса неуправляемого отступления, последствия могут превзойти наши возможности реагир��вания. Учёные предупреждают, что крупные населённые центры — Нью-Йорк, Новый Орлеан, Майами и Хьюстон — могут быть к этому не готовы.
«Мы определённо не исключаем этого», — сказала Карен Элли, гляциолог из Университета Манитобы, чьи исследования подтверждают возможность неконтролируемого процесса. «Но я не готова сказать, что это произойдёт в ближайшее время».
На протяжении тысячелетий человечество процветало вдоль побережья, не подозревая, что мы живём в эпоху геологической случайности — необычного периода низкого уровня моря. Океаны вернутся, но как скоро? Что говорит наука о том, как отступают ледяные щиты, и, следовательно, о будущем наших портов, домов и миллиардов людей, живущих у побережья?
Связанные морем
В 1978 году Джон Мерсер, гляциолог из Университета штата Огайо, одним из первых предсказал, что глобальное потепление угрожает Западно-Антарктическому ледовому щиту. Свою теорию он основывал на особых нестабильных отношениях ледового щита с морем.
Западная Антарктида, по размерам превосходящая Аляску и Техас вместе взятые, отделена от восточной половины континента Трансантарктическими горами, вершины которых почти погребены под льдом. В отличие от Восточной Антарктиды (и Гренландии), где большая часть льда покоится на суше высоко над водой, в Западной Антарктиде ледяной покров образовал чашеобразную впадину, расположенную значительно ниже уровня моря, края которой омываются морской водой. Это делает ледяной покров Западной Антарктиды наиболее уязвимым.
Ледяной покров под действием собственного веса растекается по щупальцеобразным ледникам. Но ледники не останавливаются на берегу: вместо этого колоссальные ледяные плиты толщиной в сотни метров сползают в море. Эти «ледяные шельфы» плавают, как гигантские плоты, удерживаемые силами сопротивления и контактом с подводными возвышенностями и хребтами. Они поддерживают ледники и противостоят их неумолимому сползанию к морю.
Ключевая линия уязвимости ледяного покрова — «линия соприкосновения с дном», где лёд переходит из состояния покоя на морском дне в состояние плавучего ледяного шельфа. По мере того, как относительно тёплое море продвигается под защитные шельфы, оно истончает их снизу, смещая линию соприкосновения с дном вглубь материка. Плавучие шельфы фрагментируются и отламываются. Ледники, расположенные выше по течению и теперь лишённые опоры, быстрее движутся к морю. Тем временем морская вода проникает к более толстому льду, который покоится на скальной породе, наклонённой внутрь к чашеобразному центру континента.
«Здесь заложен крайне важный механизм», — сказал Хильмар Гудмундссон, гляциолог из Университета Нортумбрии. По мере того, как линия соприкосновения ледника с сушей продвигается в сторону всё более толстого льда в процессе, называемом нестабильностью морских ледяных щитов, «вы получите очень резкое и быстрое повышение глобального уровня моря».
В 2002 году учёные получили возможность наблюдать за тем, как может развиваться этот процесс. Шельфовый ледник Ларсен Б у берегов Антарктического полуострова, размером примерно с Род-Айленд (4000 км2), раскололся всего за месяц с небольшим. Это поразило учёных. Скопление талой воды на поверхности привело к образованию трещин — процесс, называемый гидроразрывом, — которые раскололи шельф, единственный барьер для ледников, расположенных за ним. Ледники начали двигаться в сторону моря в восемь раз быстрее. Один из них, ледник Крэйн, потерял свой край в результате серии обрушений в течение 2003 года. Из-за этого он быстро сократился. Что, если нечто подобное произойдёт с гораздо более крупными ледниками на побережье Западной Антарктиды, такими как ледник Туэйтса и ледник Пайн-Айленд?
В последующие годы исследования древних береговых линий выявили поразительную чувствительность земной системы: оказалось, что в эпохи, лишь немного более тёплые, чем сегодня, высота океана была на 6-9 метров выше современного уровня.
В ответ на это гляциологи Роберт ДеКонто и Дэвид Поллард разработали новую теорию разрушения ледниковых щитов. Они создали компьютерную модель, основанную на распаде ледника Ларсен Б и откалывании айсбергов от гренландских ледников. Учёные также откалибровали её с учётом геологического прошлого, чтобы она могла прогнозировать будущее таяние, которое соответствовало ожиданиям, основанным на древних уровнях моря.
В своём исследовании 2016 года они описали сценарий невообразимо быстрого таяния льда и повышения уровня моря. В процессе, называемом нестабильностью морских ледяных обрывов (Marine Ice Cliff Instability — MICI), края ледников высотой более 90 метров становятся нестабильными и обрушаются, обнажая всё более толстый лёд в цепной реакции, которая ускоряет отступление. Модель предполагала, что лёд только из Антарктиды — до добавления льда из Гренландии, горных ледников или термического расширения — может поднять уровень моря более чем на метр к 2100 году.
В обновлённой версии 2021 года с новыми факторами ДеКонто и его коллеги резко пересмотрели эту оценку в сторону уменьшения и спрогнозировали повышение уровня моря менее чем на 40 сантиметров к концу столетия при сценариях с высокими выбросами парниковых газов. Однако, несмотря на изменение цифр, ДеКонто по-прежнему убеждён в концепции MICI. «Она основана на совершенно базовых физических и гляциологических принципах, которые практически неоспоримы», — сказал он.
Механизмы отступления ледников
После исследования 2016 года научное сообщество решило проверить, действительно ли края ледяных щитов могут подвергаться неконтролируемому обрушению. Вскоре многие обнаружили основания для сомнений.
Мало кто оспаривает основные законы физики: если шельфовые ледники, подобные леднику Ларсен Б, быстро обрушатся и обнажат достаточно высокие обрывы на расположенных позади них ледниках, эти обрывы действительно прогнутся под собственным весом. Однако критики утверждают, что неконтролируемое обрушение обрывов в природе не наблюдалось, и для этого могут быть веские причины.
«Да, лёд отламывается, если обнажаются высокие обрывы, но есть два стабилизирующих фактора», — сказал Матье Морлигем, гляциолог из Дартмутского колледжа, возглавлявший исследование 2024 года. Во-первых, по мере обрушения вновь обнажившихся ледяных обрывов лёд за ними растягивается и истончается. Поскольку это происходит быстро, «ваш ледяной обрыв будет становиться менее высоким», — сказал Морлигем. Во-вторых, текущий ледник переносит больше льда вперёд, чтобы заменить отколовшийся лёд, замедляя своё отступление вглубь материка и снижая вероятность цепной реакции обрушения.
Другое исследование, ставящее под сомнение сценарий MICI, отметило, что при разрушении льда также образуется меланж — плотная, беспорядочная масса айсбергов и морского льда. Эта замёрзшая масса может действовать как подпорная стена и по крайней мере временно стабилизировать обрывы и предотвращать их обрушение.
Подледниковая кора также может играть ключевую роль. «Твёрдая Земля оказывает гораздо большее влияние на наше понимание изменений уровня моря, чем мы полагали», — сказал Фредерик Ричардс, геодинамик из Имперского колледжа Лондона. Учёные давно признали, что при таянии ледников земля поднимается, как матрас, лишённый веса. Но учёные считали, что это поднятие происходит в течение столетий и игнорировали его как слишком медленное, чтобы иметь значение. Теперь высокоточные данные GPS и другие геофизические данные показывают, что поднятие происходит в течение десятилетий, или даже лет.
Хорошо это или плохо, зависит от скорости отступления льда. Если скорость умеренная, то коренная порода поднимает лёд, уменьшая количество воды, которая может поступать в океан. Но если отступление происходит достаточно быстро, например, из-за неконтролируемого обрушения краёв ледников, Земля не успевает за этим процессом. Исследование 2024 года показало, что коренная порода все равно поднимается, но в этом сценарии талая вода выталкивается в океан. «Может произойти большее повышение уровня моря, — сказал Ричардс. — Вся эта вода выталкивается из котловины под Западной Антарктидой в глобальную океаническую систему».
Нестабильность Земли также влияет на модели древнего повышения уровня моря. В исследовании 2023 года Ричардс и его коллеги обнаружили, что плиоценовые береговые линии Австралии возрастом в три миллиона лет следовали за медленными колебаниями земной мантии, и что учёт этого вертикального движения занизил оценки древнего уровня моря. Это важно, потому что пересмотренные данные лучше соответствуют более консервативным моделям отступления ледников. «Подождите, ребята, — сказал он. — Мы должны быть немного осторожнее. Оценки древнего уровня моря могут быть завышенными, и, следовательно, мы можем переоценивать чувствительность ледниковых щитов».
ДеКонто указывает на разрушение ледника Ларсен Б и обрушение ледника Якобсхавн в Гренландии как на доказательство обратного. По его словам, как только Ларсен Б перестал сдерживать ледник Крэйн, лёд начал откалываться быстрее, чем ледник мог его пополнять. Это «действительно убедительное доказательство того, что разрушение может происходить быстрее, чем течение».
Из прошлого в будущее
«Когда я начинал свою карьеру, вопрос заключался в том, растёт или сокращается Антарктида», — сказал Тед Скамбос, гляциолог из Университета Колорадо в Боулдере. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) долгое время считала, что ледяной покров останется относительно стабильным на протяжении XXI века. Они исходили из того, что повышение температуры приведёт к увеличению количества снега, компенсирующего таяние.
Это предположение рухнуло вместе с катастрофой ледника Ларсен Б в начале 2000-х годов, и учёные вскоре пришли к консенсусу, что таяние льда идёт полным ходом. Спутниковые наблюдения показали, что ледники вдоль моря Амундсена, включая Пайн-Айленд и Туэйтс, движутся быстрее, чем в предыдущие десятилетия. Ледяной покров был разбалансирован. К моменту проведения пресс-конференции НАСА в 2014 году стало ясно, что многие из огромных ледников Западной Антарктиды неуклонно отступают с 1990-х годов.
«Впервые у нас было достаточно наблюдений, чтобы сказать: „Смотрите, эти линии отступают год за годом“», — сказал Морлигем, соавтор одного из исследований, представленных на пресс-конференции. Это неуклонное сокращение указывало на неизбежное исчезновение ледников. «Теоретически, если мы остановим таяние, мы сможем остановить и отступление ледников, — отметил он. — Но на самом деле у нас нет абсолютно никаких шансов это сделать».
В то время как основная дискуссия была сосредоточена на том, как море будет размывать ледяные шельфы, некоторые учёные все больше обеспокоены тем, что происходит на поверхности, где потепление воздуха приводит к таянию ледяного покрова. Николас Голледж, гляциолог из Университета Виктории в Веллингтоне, считает, что сегодня Западная Антарктида переходит в состояние, аналогичное Гренландии: большая часть уязвимого для морской среды льда уже исчезла, и преобладает поверхностное таяние. Голледж полагает, что этот процесс вскоре может играть в Антарктиде более значительную роль, чем предполагают большинство моделей.
Например, скопление талой воды способствовало обрушению ледника Ларсен Б. По мере того, как вода просачивается в трещины, она смазывает коренные породы и осадки под ними, делая всё более скользким. Гляциолог из Колумбийского университета Джонни Кингслейк говорит, что эти процессы чрезмерно упрощены или опущены в численных моделях. «Если игнорировать изменения гидрологического режима, то недооценивается отступление ледника», — сказал он.
Действительно, исследование 2020 года показало, что талая вода, просачивающаяся в шельфовые ледники Антарктиды, может проникать в трещины и раздвигать их, что является предвестником нестабильности морских ледяных обрывов, которую предсказывали ДеКонто и его коллеги.
В зависимости от будущих выбросов парниковых газов, IPCC прогнозирует в среднем повышение уровня моря на полметра – 1 метр к 2100 году, включая все источники таяния и теплового расширение воды. Если прогноз MICI верен, он может увеличить вклад Антарктиды настолько, что общее повышение уровня моря удвоится. «Вокруг некоторых из этих процессов существует глубокая неопределённость», — сказал Роберт Копп, климатолог из Университета Ратгерса. «Единственное, что мы знаем наверняка, это что чем больше углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, тем выше риск».
По мнению Бассиса, «говорим ли мы про нестабильность морских ледяных обрывов или нестабильность морских ледяных щитов, это в любом случае немного пугает. К 2100 году мы будем говорить о береговой линии, радикально отличающейся от той, к которой я привык в детстве».
Примечания
1. Насколько вообще можно экстраполировать климатические наблюдения за десятки лет на сотни и тысячи? Не является ли нынешнее потепление временным явлением, за которым последует похолодание? Однозначных ответов нет. Инструментальные наблюдения за климатом ведутся около двухсот лет, а полноценные климатические модели появились лишь в XX веке. Поэтому они проверяются в основном «задним числом» — на соответствии данным о климате прошлых эпох. Насколько хорошо они способны предсказывать будущее, мы не знаем.
Это не означает, что климатические модели принципиально неверны. Разные результаты у разных исследователей связаны с тем, что модели зависят от множества параметров, а сама проблема моделирования климата нелинейна: небольшие изменения входных данных могут приводить к сильно различающимся прогнозам. Проблему решают повышением устойчивости моделей и уточнением параметров.
При этом ученые из разных научных дисциплин по-разному относятся к таким экстраполяциям. Климатологи, работающие с масштабами десятков и сотен лет, склонны воспринимать их серьёзнее. Палеонтологи и геологи, оперирующие миллионами и сотнями миллионов лет, относятся к ним заметно более скептически.
Эту позицию в 2019 году формулировал эволюционный биолог и палеонтолог Александр Марков. По его словам, в палеонтологической среде страхи вокруг глобального потепления долгое время считались преувеличенными. В истории Земли тёплые эры в целом были более благоприятны для биосферы, чем ледниковые: в такие периоды климат был мягче, температурные контрасты слабее, а условия жизни — комфортнее.
Однако Марков подчёркивал, что это верно лишь при взгляде в геологическом масштабе. Быстрое и сильное потепление может создать серьёзные проблемы именно для человеческой цивилизации. Позднее, по словам коллег, он скорректировал свою позицию и стал относиться к этим проблемам менее оптимистично.
2. Единственный показатель, который можно напрямую проследить на протяжении сотен тысяч лет, — это концентрация парниковых газов, прежде всего углекислого газа, в атмосфере. Она измеряется по ледяным кернам из Антарктиды: анализ пузырьков воздуха на разной глубине ��озволяет восстановить состав атмосферы прошлого. Эти данные показывают, что за последние двести лет, со времени промышленной революции, концентрация CO₂ выросла с примерно 280 до 427 частей на миллион. Самые древние образцы льда позволяют проследить эту динамику на протяжении около 800 тысяч лет.
Ранее считалось, что современный уровень CO₂ является беспрецедентным за многие миллионы лет, однако в последнем отчёте IPCC сделан вывод, что сопоставимые значения наблюдались в плиоцене (около 3–3,3 млн лет назад), когда средняя температура на Земле была выше нынешней на 2–3 °C.
Если текущее увеличение концентрации CO₂ действительно имеет антропогенную природу, то его сдерживание сталкивается с серьёзными практическими ограничениями. Глобальные выбросы продолжают расти, а крупнейшие потребители ископаемого топлива не демонстрируют готовности к их радикальному сокращению. Возобновляемая энергетика пока не способна заменить уголь, нефть и газ в мировом масштабе. Единственной альтернативой, сопоставимой по мощности, остаётся атомная энергетика, интерес к которой в последние годы начал постепенно возвращаться.
Автор перевода @arielf
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.
