Как глобальное потепление в Арктике влияет на человека
Фото: НАСА Годдард Фото и видео
16 сентября площадь ледяной шапки Северного Ледовитого океана достигла нового минимума, сократившись до 1,32 миллиона квадратных миль, что на 300 000 квадратных миль меньше предыдущего рекордно низкого уровня, установленного в 2007 году. Некоторые ученые считают, что такими темпами Арктика может исчезнуть. освободится ото льда к 2030 году или даже раньше.Арктика может показаться отдаленной, но происходящее там потепление повлияет на общую скорость глобального потепления, наш климат и погоду, уровень моря и многие экосистемы и виды.
Арктика включает Северный Ледовитый океан и северные части Канады, России, Дании (Гренландия), Норвегии, США (Аляска), Швеции, Финляндии и Исландии. Арктические зимы холодные и какое-то время темные 24 часа в сутки. Поверхность океана начинает замерзать в середине сентября и остается замороженной до марта, когда она снова тает в течение лета, так как регион получает солнечный свет 24 часа в сутки. Термин «свободная ото льда Арктика» относится к Северному Ледовитому океану в летнее время.
За последние три десятилетия было утрачено около 50 процентов арктического морского ледяного покрова, 80 процентов объема (толщины) морского льда и большая часть старого многолетнего льда.
Отступление морского льда в море Бофорта. Фото: НАСА Годдард Фото и видео
В 1980-х годах половина зимнего льда оставалась в течение одного или нескольких сезонов, но к 2012 году только 25 процентов оставшегося льда были старше года, а остальные были тоньше и легче таяли. Многие климатические модели предсказывали, что летний морской лед сохранится в этом столетии и в следующем, поэтому скорость, с которой происходит исчезновение морского льда, застала ученых врасплох.
За последние 40 лет планета нагрелась примерно на 0,8°C, но Арктика нагревается в два раза быстрее из-за более теплых вод Гольфстрима, 24-часового солнечного света летом и более открытого океана, поглощающего солнечную радиацию. С 1987 года летние температуры на архипелаге Шпицберген в Норвегии, в 400 милях к северу от континентальной Европы, были на 2–2,5 °C выше, чем когда-либо за последние 1800 лет, согласно новому исследованию, проведенному под руководством Уильяма Д'Андреа, климатолог из Земной обсерватории Ламонта-Доэрти. Другое недавнее исследование пришло к выводу, что антропогенные выбросы парниковых газов являются причиной от 70 до 95 процентов таяния Арктики с 1979 года.
По мере таяния морского льда отражающий белый покров Арктики заменяется темной океанской водой, которая поглощает больше солнечного тепла, нагревая океан и способствуя дальнейшему таянию. Даже когда лед остается, если он тонкий, солнечный свет проникает в него и нагревает воду.
Таяние морского льда напрямую не способствует повышению уровня моря (поскольку лед плавает и вытесняет свой вес из воды), но вносит свой вклад расширение более теплых вод. Более того, более теплая вода и воздух ускоряют таяние ледяного щита толщиной 3,9 км, который находится на большей части территории Гренландии, что также способствует повышению уровня моря — летнее таяние ледяного щита увеличилось на 30 процентов в период с 1979 по 2006 год. В июле прошлого года 97 процентов ледяного щита в той или иной степени таяли, и по мере таяния открытые участки земли поглощают больше солнечного света. Если ледяной щит полностью растает, глобальный уровень моря может подняться на 20 футов.
Некоторые исследователи Земной обсерватории Ламонта-Доэрти работают с НАСА над проектом Operation ICE Bridge, чтобы измерить и контролировать толщину ледяного щита Гренландии, а также изучить то, что находится под шельфовыми ледниками (концы ледяного щита, простирающиеся над океаном); количество воды внизу может повлиять на скорость таяния льда или на то, насколько он откололся. Другое исследование, проведенное сейсмологом из Ламонта, обнаружило связь между разрушением ледяного щита и ледниковыми землетрясениями и задокументировало продвижение этих ледяных землетрясений на север к одной из самых холодных частей Гренландии.
Большая часть Арктики покрыта вечной мерзлотой, почвой на уровне или ниже точки замерзания воды в течение двух или более лет. Вечная мерзлота хранит углерод от мертвых растений, а холод не дает микробам разлагать органику. Подсчитано, что арктическая вечная мерзлота содержит 1,7 триллиона тонн углерода — больше, чем вся деятельность человека с начала промышленной революции.По мере того, как более высокие температуры оттаивают вечную мерзлоту, органическое вещество разлагается и выделяет углекислый газ и метан, теплоудерживающий газ, в 23 раза более мощный, чем углекислый газ.
Террасы вечной мерзлоты. Фото USFWS Аляска
Канадское исследование предсказало, что таяние вечной мерзлоты в Канаде приведет к выбросу 75-560 миллиардов тонн углерода в атмосферу к 2100 году, что повысит температуру Земли на 0,5°C в дополнение к 2°C, уже ожидаемым из-за глобального потепления. Считается, что морское дно под частями Северного Ледовитого океана содержит еще 10 триллионов тонн углерода, запертых в кристаллических структурах воды, подобных льду, называемых гидратами метана, но исследователи считают, что этот выброс метана представляет собой лишь отдаленную угрозу.
Арктика, выполняя роль глобального кондиционера, влияет на нашу погоду. Разница в осенних и зимних температурах между более холодной Арктикой и более южными регионами — это то, что приводит в движение реактивный поток, который перемещает погодные условия в Северном полушарии. Но более теплые арктические температуры уменьшили эту разницу, влияя на скорость струйного течения с запада на восток; в результате погодные условия, кажется, остаются на месте в течение более длительного времени, вызывая сильные снегопады, засухи и аномальную жару.
Кроме того, потепление в Арктике увеличивает колебания волн в струйном течении, позволяя холодному арктическому воздуху проникать дальше на юг, а теплому воздуху проникать дальше на север, что также приводит к рекордным температурам. Эти изменяющиеся погодные условия, вероятно, будут иметь серьезные последствия для глобального производства продуктов питания. Например, согласно климатической модели Института космических исследований Годдарда, потеря морского льда сделает Канзас зимой на 2 градуса теплее, что приведет к уменьшению снежного покрова на 40 процентов, что повлияет на его способность выращивать озимую пшеницу. Это также повысит летние температуры на несколько градусов и снизит влажность почвы в Канзасе на 10 процентов.
Большие притоки пресной воды поступают в Северный Ледовитый океан из-за таяния ледников, морского льда (который пресный, потому что соль выталкивается вниз при образовании льда) и ледяного щита Гренландии. Ученые компании Lamont-Doherty, участвующие в проекте Арктической распределительной станции, изучают, сколько пресной воды поступает в систему, откуда она поступает и как она влияет на циркуляцию океана и климат. Каналы и течения в Северном Ледовитом океане ведут себя как распределительная станция, толкая пресную воду в Северную Атлантику, где небольшие изменения потенциально могут оказать большое влияние на климат в других местах.
Некоторые ученые следят за термохалинной циркуляцией, «конвейерной лентой» океана, которая переносит теплую воду от экватора на север к полюсу вблизи поверхности, в то время как глубины переносят холодную плотную полярную воду на юг к экватору. Эта циркуляция поддерживает температурный баланс на планете и поддерживает относительное тепло в Европе. Большое количество пресной воды, поступающее в Северный Ледовитый океан, теоретически может нарушить термохалинную циркуляцию и привести к охлаждению Северной Атлантики. Пресная вода остается ближе к поверхности и может мешать опусканию холодной воды на полюсе, что поддерживает термохалинную циркуляцию. Теперь ученые считают коллапс термохалинной циркуляции (основа фильма «Послезавтра», фильм о замерзающем Нью-Йорке) более отдаленным переломным моментом; однако ожидается, что в этом столетии термохалинная циркуляция ослабнет.
Согласно отчету «Тенденции биоразнообразия в Арктике за 2010 год», все типы мест обитания — морской лед, тундра, вечномерзлые торфяники, пруды и озера, образовавшиеся в результате таяния вечной мерзлоты, — изменяются и влияют на биоразнообразие. Меньше льда для видов, которые зависят от морского льда для охоты, размножения или укрытия своих детенышей, таких как белые медведи, моржи и некоторые виды тюленей. По мере таяния вечной мерзлоты арктическая тундра постепенно становится все более кустарниковой.Зимой кустарники задерживают снег, который изолирует почву и сохраняет ее теплой, стимулируя разложение, которое возвращает больше углерода в атмосферу. Исчезновение трав и мхов в тундре может повлиять на популяции карибу и северных оленей. А меняющаяся растительность делает тундру более уязвимой для лесных пожаров. Кроме того, более раннее таяние льдов, цветение и появление насекомых могло вызвать несоответствие между доступом к пище и сроками размножения для многих видов, жизненные циклы которых синхронизированы с приходом весны и лета.
На форуме «Потепление Арктики, меняющаяся планета», недавно проведенном Институтом Земли, Земной обсерваторией Ламонта-Доэрти и правительством Квебека, доцент Ламонта Натали Боэльман рассказала о своем исследовании того, как рост кустарников в тундре и погода влияют на мигрирующих певчих птиц. Сотни видов птиц мигрируют со всего мира, чтобы размножаться в Арктике. Дополнительный снег в кустарниковой тундре может задержать раскрытие семян, в результате чего птицам останется мало еды после долгого путешествия.
«И то, что происходит в тундре, не обязательно остается в тундре», — сказал Боэльман. «Эти мигрирующие певчие птицы соединяют экосистему тундры со многими другими экосистемами по всему миру, поэтому все, что происходит с этими птицами в результате потепления, может, например, повлиять на то, кто и сколько может появиться в вашей кормушке для птиц на заднем дворе». Певчие птицы обеспечивают важные экосистемные услуги, такие как борьба с насекомыми, распространение семян и опыление, а также служат источником пищи для местных хищников.
Фитопланктон увеличился на 20 процентов в период с 1998 по 2009 год, и теперь он зацветает на 50 дней раньше, чем в тот период. Новые данные свидетельствуют о том, что более ранние оценки цветения фитопланктона могут быть в 10 раз занижены. Это цветение напрямую влияет на морские виды и, вероятно, будет иметь последствия для пищевой цепи.Свободные ото льда воды также поглощают больше CO2, что делает океан более кислым, уменьшая его емкость для карбоната кальция, который необходим моллюскам и кораллам для построения своих раковин и скелетов.
По мере того как арктические воды нагреваются, а морской лед тает, виды, эндемичные для северной части Атлантического океана, устремляются на север, а киты, когда-то стесненные льдом, такие как косатки, горбатые, синие и серые киты, приходят в регион. Мигрирующие инвазивные виды также увеличиваются, вытесняя некоторые арктические виды. Ученые пока не знают, каковы будут последствия всех этих изменений.
Охотник на тюленей. Фото: Ansgar Walk
9 миллионов человек, живущих в Арктике, должны бороться с береговой эрозией, таянием вечной мерзлоты, повышением температуры и изменением видов животных и растений, от которых зависит традиционный образ жизни. И все же, хотя подъем уровня моря и береговая эрозия угрожают этим сообществам, потепление Арктики также предоставляет новые возможности.
По мере таяния вечной мерзлоты все больше площадей смогут поддерживать сельское хозяйство, а более ранняя весна может ускорить рост растений и обеспечить более длительный вегетационный период. Жители Арктики могут выиграть, поскольку все больше видов рыб, таких как треска и сельдь, перемещаются на север из-за потепления океанов южнее. Рост фитопланктона может также способствовать развитию новых промыслов, а уменьшение ледяного покрова может обеспечить доступ к различным видам рыб.
Северо-Западный проход Фото: НАСА
В августе 2007 года Северо-Западный проход, морской путь через Северный Ледовитый океан, соединяющий Атлантический и Тихий океаны, был открыт для судов впервые с 1972 года, когда началось ведение учета. Проход обеспечивает торговый путь на тысячи миль короче, чем текущие торговые пути через Панамский канал. Ледоколам также становится легче проходить через более тонкий лед Северного морского пути между Восточной Азией и Европой, который на 40 процентов короче, чем пересечение Индийского океана и проход через Суэцкий канал в Египте.Более короткие морские пути являются благом для торговли, экономя время и топливо.
Геологическая служба США прогнозирует, что 22 процента мировых неиспользованных запасов нефти, природного газа и жидкого природного газа находятся в Арктике, а также богатые залежи полезных ископаемых, включая редкоземельные металлы, необходимые для современных технологий. Различные страны борются за положение в ожидании новых доступных богатств, поскольку выдаются лицензии на разведку нефти и газа. Местные сообщества выиграют от этих новых экономических возможностей, как и нефтяные компании. Хотя добыча полезных ископаемых может принести экономические возможности, увеличение добычи нефти и газа также будет означать увеличение сжигания ископаемого топлива и выбросов парниковых газов.
Новая доступность Арктики принесет больше торговли, туризма и научных исследований, но это также будет означать больший риск загрязнения и инвазивных видов, техногенных катастроф, таких как разливы нефти и аварии на судах, а также незаконной деятельности. Задача будет состоять в том, чтобы найти баланс между угрозами для Арктики, которые представляет собой потепление, и многочисленными возможностями, которые оно предоставляет.
«Мы можем многое узнать о том, что произойдет здесь внизу, глядя на то, что происходит там, наверху», — сказал Боулман. «Я думаю, что Арктика на самом деле является инструментом для информирования всех об изменении климата… это происходит прямо сейчас. Это не происходит медленно, это происходит быстро. Обратите внимание, потому что это тоже приближается к нам».
Чтобы узнать больше, посетите Национальный центр данных по снегу и льду и посмотрите «В погоне за льдом»., мощный документальный фильм о фотографе Джеймсе Балоге, который становится свидетелем изменения климата.
Чтобы узнать больше о работе Института Земли и Земной обсерватории Ламонта-Доэрти в Арктике, см.:
