Ограничение потепления до 1,5°C «уменьшит вдвое» вклад наземного льда в повышение уровня моря к 2100 году.

Согласно новому исследованию, удержание глобального повышения температуры на уровне не более 1,5 °C вместо выполнения текущих обязательств по выбросам может вдвое сократить повышение уровня моря из-за таяния льда к 2100 году.

Исследование Nature, в котором участвуют 84 автора из 62 учреждений, прогнозирует будущее повышение уровня моря с использованием новейших моделей и будущих путей. По его оценкам, если текущие обязательства по сокращению выбросов будут выполнены, потери материкового льда приведут к повышению уровня моря примерно на 25 см к 2100 году. Однако этот показатель упадет до 13 см, если потепление будет ограничено 1,5 градусами выше доиндустриального уровня.

Авторы отмечают, что горные ледники и ледяные щиты Гренландии и Антарктиды по-разному отреагируют на более низкие уровни потепления. Потери массы ледяного щита Гренландии сократятся на 70%, в то время как вклад Антарктики относительно постоянен на всех уровнях потепления из-за «конкурирующих процессов» таяния льда и увеличения количества снегопадов.

Авторы также исследуют «пессимистичный, но правдоподобный» сценарий таяния Антарктиды, обнаружив, что — если предположить самое экстремальное поведение ледяного щита — потери антарктического льда могут быть в пять раз выше. Это приведет к повышению уровня моря из-за наземного льда в 2100 году с 25 см до 42 см в соответствии с текущими обязательствами по выбросам.

Однако второе исследование, также опубликованное в журнале Nature, предупреждает, что потеря льда в Антарктиде может быть еще большей. Авторы предполагают, что в игру может вступить процесс, называемый «нестабильностью морских льдов», если глобальное потепление не ограничится 2 градусами Цельсия, что может привести к «резкому скачку» темпов потери антарктического льда.

таяние наземного льда

Новое исследование посвящено «земному льду», который включает в себя горные ледники и колоссальные ледяные щиты, покрывающие Гренландию и Антарктиду. Согласно специальному отчету Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2019 год об океане и криосфере в условиях меняющегося климата, таяние материкового льда привело к повышению уровня моря наполовину с 1993 года.

Авторы исследуют потенциальное таяние наземного льда в соответствии с шестью будущими сценариями потепления и социально-экономического развития. Сценарии варьируются от сценария SSP1-19 с низким уровнем выбросов и высоким уровнем равенства, который соответствует сохранению потепления ниже 1,5°C в 2100 году, до сценария SSP5-85 с высоким уровнем выбросов и низким уровнем равенства. Авторы также включают «сценарий NDC», в котором все страны выполняют свои «определяемые на национальном уровне вклады» — обязательства по сокращению выбросов в соответствии с Парижским соглашением.

Авторы построили статистическую модель, называемую «эмулятором», чтобы объединить модели из проекта взаимного сравнения моделей ледяного щита (ISMIP6) и проекта взаимного сравнения моделей ледников (GlacierMIP) для шестого проекта взаимного сравнения связанных моделей (CMIP6). Между собой группы, участвовавшие в этих глобальных проектах моделирования, предоставили 256 моделей ледяного щита Гренландии, 344 модели антарктического ледяного щита и 288 моделей глобальной реакции ледников на изменение климата.

На приведенном ниже графике показано прогнозируемое повышение уровня моря из-за различных компонентов наземного льда к 2100 году. Сценарий наименьшего будущего потепления показан слева, а сценарий наибольшего потепления — справа.Вклад ледников показан темно-синим цветом, ледяной щит Гренландии — средне-синим, а ледяной щит Антарктики — светло-голубым.

Ожидаемое повышение уровня моря за счет ледников (темно-синий), ледяного щита Гренландии (средне-синий) и Антарктического ледяного щита (светло-синий) в соответствии с шестью сценариями будущего потепления к 2100 году. Данные Edwards et al (2021); диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

Профессор Джонатан Бамбер, гляциолог из Бристольского университета, сообщает Carbon Brief, что ледники и ледяные щиты обычно по-разному реагируют на потепление из-за их разной массы:

«Поскольку ледяные щиты на порядки больше, чем ледники, они реагируют в разных временных масштабах и по-разному. Например, в Антарктиде потери льда из-за поверхностного таяния очень незначительны, и почти весь лед уходит прямо в океан, в то время как для большинства ледников лед почти полностью исчезает с поверхности».

График показывает, что переход от текущих обязательств по выбросам (NDC) к сценарию потепления на 1,5°C (SSP1-19), как ожидается, сократит потерю массы Гренландского ледяного щита на 70% и вдвое сократит потерю массы ледниками.

Однако, согласно исследованию, реакция антарктического ледяного щита на потепление является более «сложной». Более высокие температуры позволяют атмосфере удерживать больше влаги, что приводит к увеличению количества снегопадов и увеличению массы ледяного покрова.

Для Восточной Антарктиды ее огромные размеры — она содержит достаточно льда, чтобы поднять уровень моря на 53,3 метра по сравнению с 4,3 метрами в Западной Антарктиде — означает, что увеличение количества снегопадов перевешивает увеличение потери массы из-за таяния на ее краях.

Таким образом, более теплая планета означает, что ледяной щит Восточной Антарктики будет меньше способствовать повышению уровня моря в смоделированных сценариях, объясняют авторы.

Однако в исследовании говорится, что Западная Антарктида демонстрирует неоднозначную реакцию на потепление.Некоторые модели Западной Антарктиды предсказывают, что более быстрое потепление приводит к более быстрому таянию, в то время как другие предполагают, что Западная Антарктида будет реагировать на потепление так же, как и Восточная Антарктида.

Из-за этих «конкурирующих процессов» таяния и выпадения снега исследование делает вывод, что вклад Антарктики в повышение уровня моря довольно постоянен для разных сценариев — около 4 см к 2100 году. и ведущий автор исследования – подчеркнул на брифинге для прессы в Лондоне во вторник, что это не означает, что Антарктика не реагирует на изменение климата:

«Мы не говорим, что не думаем, что Антарктида отреагирует на изменение климата. Мы говорим о том, что, когда вы смотрите на множество различных моделей климата и моделей ледяных щитов, то понимаете, что степень реакции Антарктики на изменение климата очень сильно различается. И поэтому, поскольку мы проводим синтез по множеству моделей, в итоге вы получаете усреднение по множеству разных моделей».

«Пессимистично, но правдоподобно» таяние Антарктики

Помимо стандартных прогнозов, показанных выше, авторы также составляют набор «пессимистичных, но физически правдоподобных» прогнозов для Антарктиды. В пессимистическом сценарии авторы комбинируют ряд предположений, которые приводят к высокому повышению уровня моря из-за антарктического ледяного щита.

Например, пессимистичные прогнозы включают «обрушение шельфового ледника». Этот процесс происходит, когда на поверхности шельфовых ледников образуются бассейны с водой — плавучие ледяные пласты, постоянно прикрепленные к массиву суши. Если бассейны становятся достаточно большими, они могут привести к «обрушению» шельфа, в результате чего большие участки льда оторвутся от основного ледяного покрова.

Авторы прогнозируют, что повышение уровня моря из-за антарктического ледяного щита в этих «пессимистических» прогнозах в пять раз выше, чем в стандартных, увеличившись с 4 см до 21 см к 2100 году по всем сценариям.

На приведенной ниже диаграмме показано ожидаемое повышение уровня моря из-за наземного льда к 2100 году при шести различных сценариях будущего потепления. Прогнозы, использующие этот «стандартный» сценарий таяния Антарктики, показаны темно-синим цветом, а прогнозы, использующие «пессимистический» сценарий, показаны средним синим цветом.

Ожидаемое повышение уровня моря из-за наземного льда к 2100 году в соответствии с шестью различными сценариями будущего потепления с использованием стандартных (темно-синий) и пессимистичных (средний синий) прогнозов таяния антарктического ледяного щита. Данные Эдвардса и др. (2021 г.); диаграмма Carbon Brief с использованием Highcharts.

Эдвардс сказал на пресс-конференции, что пессимистичные прогнозы могут быть полезны для заинтересованных сторон, имеющих активы на побережье, которые они хотят защитить:

«У нас было много встреч с лицами, принимающими решения, и заинтересованными сторонами. Некоторым нужна наша наилучшая оценка с использованием всех данных — всего диапазона — и это наш основной базовый прогноз. Но если вы владеете атомной электростанцией на побережье или защищаете Лондон или Нью-Йорк, тогда у вас может быть достаточно средств и средств для защиты от более высокого уровня риска».

Антарктическая неопределенность

Авторы также отмечают, что реакция антарктического ледяного щита на потепление «сложна, понятна лишь частично и включает в себя компенсирующие факторы увеличения потери и увеличения массы, которые приводят к балансу, в котором мы еще не уверены».

Таким образом, существует высокий уровень «неопределенности» в реакции Антарктики на потепление, а это означает, что при запуске нескольких моделей существует большой разброс результатов.

Существуют также физические процессы, которые могут иметь место в антарктическом ледяном щите, не включенные в модель. Одним из них является «неустойчивость морских ледяных обрывов» (MICI). Это описывает процесс, при котором высокие ледяные утесы на поверхности ледников могут обрушиться в океан под собственным весом, вызывая дальнейшее обрушение.

Бамбер сообщает Carbon Brief, что, поскольку MICI не включен, исследование «улавливает только часть полной неопределенности в прогнозировании повышения уровня моря из-за таяния материкового льда: «известные неопределенности»».

Экспертный анализ прямо на ваш почтовый ящик.

Получите сводку всех важных статей и документов, отобранных Carbon Brief, по электронной почте. Узнайте больше о наших информационных бюллетенях здесь.
Вводя свой адрес электронной почты, вы соглашаетесь на обработку ваших данных в соответствии с нашей Политикой конфиденциальности.

Ваши данные будут обрабатываться в соответствии с нашей Политикой конфиденциальности.

Профессор Софи Новицки из Университета Буффало, соавтор статьи, заявила на пресс-конференции, что смоделировать процесс MICI сложно, добавив, что «нам нужно больше наблюдений, чтобы действительно правильно выразить это».

Профессор Роберт ДеКонто, профессор кафедры наук о Земле Массачусетского университета в Амхерсте, не участвовал в этом исследовании, но является ведущим автором второго исследования, опубликованного в то же время в журнале Nature, в котором основное внимание уделяется потенциальному вкладу Антарктиды в подъем уровня моря. (ДеКонто и его соавторы написали гостевой пост Carbon Brief о своих исследованиях.)

Он сообщает Carbon Brief, что MICI может возникнуть, когда шельфовые ледники истончаются и разрушаются, что устраняет эффект «подпорки», который они имеют, удерживая впадающие в них ледники. Это оставит огромные ледяные скалы ледника открытыми, заставив их «разрушиться, потому что нет структурной поддержки». Он добавляет, что «эти процессы действительно наблюдаются — они действительно неоспоримы».

ДеКонто говорит, что его команда включила процесс MICI в свою модель антарктического ледяного щита. Таким образом, результаты его исследования начинают расходиться с результатами исследования Эдвардса и его коллег при более высоких температурах, объясняет он:

«Что принципиально отличается, так это то, что модели, которые использовались в исследовании Эдвардса, не включают некоторые гляциологические процессы, которые, по нашему мнению, могут стать действительно критически важными в будущем.И это, в конечном счете, причина, по которой, когда мы добираемся до примерно 3C+, наши результаты начинают расходиться с ее исследованием. При очень низких выбросах картина похожая — на самом деле в пределах нескольких сантиметров — просто как только вы попадаете в более теплый мир, мы действительно начинаем расходиться, потому что эти процессы начинаются».

Однако Эдвардс заявила на пресс-конференции, что, хотя цифры ДеКонто выше, они все же соответствуют прогнозам ее исследования:

«Некоторые из моделей ледяного щита, я бы сказал, так же чувствительны к модели ДеКонто в другой статье, которая идет в этом не склонном к риску [пессимистическом] прогнозе, но по другим причинам. У них есть много таяния, если вы согреете океан, или более быстрый лед в будущем. Итак, на самом деле, хотя его цифры, возможно, немного ближе к верхней половине наших прогнозов, особенно сценариев высокого потепления, они, безусловно, согласуются, и есть другие модели, которые получают довольно похожие цифры, но по другим причинам, так что вы знаете это, безусловно, активная область исследований».

Интересно, что авторы обнаружили, что «включение» обрушения шельфового ледника в их моделях только увеличило вклад Антарктики в повышение уровня моря примерно на 1 см, «поскольку прогнозируется, что поверхностной талой воды будет недостаточно, чтобы вызвать обрушение до второй половины века. да и то только для небольшого количества полок».

Тем не менее, доктор Элла Гилберт из Университета Рединга, которая не участвовала в исследовании, но недавно написала гостевой пост Carbon Brief о своих исследованиях шельфовых ледников Антарктиды, сообщает Carbon Brief, что из-за используемого порога таяния и низкого разрешения что касается климатических моделей, она ожидает, что «вероятность коллапса на самом деле может быть выше».

Кроме того, доктор Джефф Ридли из Метеорологического бюро Великобритании сообщил Carbon Brief, что исследование касается только 2100 года, но что «ледяные щиты не сильно меняются в таком временном масштабе».Он добавляет, что если бы «расширенные сценарии» могли быть рассчитаны до 2300 года, «все отзывы» начали бы срабатывать.

Ответы ученых

Исследование вызвало неоднозначную реакцию научного сообщества.

Д-р Джон Черч, один из руководителей пятого оценочного отчета МГЭИК (AR5), сообщает Carbon Brief, что документ «важный» и «объединяет очень большой объем работы и помещает ее в очень актуальную для политики структуру». . Он добавляет, что результаты «подтвердили многое из того, что утверждалось в ДО5».

Доктор Андра Гарнер, доцент Университета Роуэна, которая не участвовала в исследовании, добавляет, что работа «очень интригует и, вероятно, окажет значительное влияние на эту область».

Она также отмечает, что таяние наземного льда является самой большой неопределенностью в будущем повышении уровня моря:

«Большая часть нашей неопределенности в будущих прогнозах повышения уровня моря связана с вкладом материкового льда. Таким образом, эта новаторская работа по оценке неопределенности будущих вкладов наземного льда в повышение уровня моря путем имитации ряда различных моделей является важным шагом на пути к лучшему пониманию этой самой большой и самой неопределенной части головоломки повышения уровня моря».

Профессор Мартин Зигерт, содиректор Института Грэнтэма в Имперском колледже Лондона, не участвовавший в исследовании, рассказал Carbon Brief, что разработка прогнозов повышения уровня моря на 21-й уровень является «одной из самых больших проблем нашего времени» и что это исследование « это, вероятно, лучшая попытка, которая у нас есть в этом упражнении».

Однако он говорит, что прогресс, достигнутый в этой статье, является «постепенным»:

«Существует понимание того, что МГЭИК недооценивает наихудший сценарий. И то, что делает эта статья, — это своего рода заявление о том, что «мы все еще делаем это, и мы осознаем, что делаем это». Но на самом деле он не устанавливает никаких мер и не предлагает никаких способов его улучшения».

Он добавляет, что «Тэмсин Эдвардс великолепна — у нас в модельном бизнесе работают замечательные люди, и они делают действительно хорошую работу», но отмечает, что «нам нужны действительно согласованные усилия в следующие пять-десять лет, чтобы сделать лучше сделать так, чтобы все предостережения, упомянутые в этом документе, были отсортированы и должным образом включены в модели». Он добавляет:

«Это должно быть чем-то вроде призыва к оружию для сообщества, чтобы разобраться в этом, а не писать дополнительные дополнительные оценки уровня моря с оговоркой, что «на самом деле это может быть полное недооценка». Включение этих действительно важных процессов может иметь решающее значение. Нам нужно действительно начать понимать эти процессы и разбираться в них».

«Цифры, которые они получают для Гренландии и для горных ледников по всему миру, для меня являются современными. Я просто беспокоюсь, что, если эти хрупкие ледовые процессы действительно так важны, как думает моя группа, то для антарктического фрагмента чего-то не хватает».

Тем не менее, Гилберт сообщает Carbon Brief, что исследование «делает шаг вперед в нашем понимании будущего вклада ледяного щита в уровень моря» и что «заголовки этой статьи действительно важны».

Она добавляет, что исследование «подчеркивает, как далеко нам предстоит продвинуться в понимании сложного взаимодействия между процессами в разных частях Антарктиды по мере потепления климата».

Эдвардс, Т.Л. и соавт. (2021) Прогнозируемый вклад наземного льда в повышение уровня моря в двадцать первом веке, Природа, doi: 10.1038 / s41586-021-03302-y

Обновление: эта статья была обновлена ​​05.06.2021, чтобы исправить значения количества льда, содержащегося в ледяных щитах Восточной и Западной Антарктики (с точки зрения повышения уровня моря).