Как скоро поднимется уровень моря?

Уникально уязвимый Западно-Антарктический ледяной щит содержит достаточно воды, чтобы поднять уровень мирового океана на 5 метров. Но когда это произойдёт — и насколько быстро — пока неизвестно. Комментарий Сохранить статью Прочитать позже

Введение

В мае 2014 года НАСА объявило на пресс-конференции, что часть Западно-Антарктического ледяного щита, по всей видимости, достигла точки необратимого отступления. Ледники, движущиеся к морю по периферии двухкилометрового ледяного щита, теряли лед быстрее, чем снегопады могли их восполнить, в результате чего их края отступали вглубь материка. Вопрос заключался уже не в том, исчезнет ли Западно-Антарктический ледяной щит, а в том, когда это произойдет. Когда эти ледники исчезнут, уровень моря поднимется более чем на метр, затопив земли, на которых сейчас проживает 230 миллионов человек. И это будет лишь первым шагом перед крахом всего ледяного щита, который может поднять уровень моря на 5 метров и изменить береговую линию мира.

В то время учёные предполагали, что потеря этих ледников будет происходить на протяжении столетий. Но в 2016 году в журнале Nature было опубликовано сенсационное исследование, в котором был сделан вывод о том, что разрушающиеся ледяные скалы могут спровоцировать неуправляемый процесс отступления, значительно ускорив сроки. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) обратила на это внимание и сформулировала новый отрезвляющий сценарий наихудшего развития событий: к 2100 году талая вода с Антарктиды, Гренландии и горных ледников в сочетании с тепловым расширением морской воды может поднять уровень мирового океана более чем на 2 метра. И это будет только начало. Если выбросы парниковых газов продолжат расти, к 2300 году уровень моря поднимется на целых 15 метров.

Однако не все учёные убеждены в сценарии «безудержного таяния ледников». Возникла напряженность по поводу того, сколько времени у нас есть до исчезновения огромных ледников Западной Антарктиды. Если их отступление будет происходить столетиями, у человечества может быть время адаптироваться. Но если в ближайшие десятилетия начнётся стремительная дестабилизация в результате спорного процесса «безудержного таяния», последствия могут превзойти наши возможности реагирования. Учёные предупреждают, что крупные населённые пункты — Нью-Йорк, Новый Орлеан, Майами и Хьюстон — могут быть не готовы.

«Мы определённо не исключаем этого», — заявила Карен Элли, гляциолог из Университета Манитобы, чьи исследования подтверждают возможность неконтролируемого процесса. «Но я не готова утверждать, что это произойдёт в ближайшее время. Я также не могу утверждать, что это невозможно».

На протяжении тысячелетий человечество процветало на побережье, не подозревая, что живёт в геологическом кризисе — необычном периоде отлива. Океаны вернутся, но как скоро? Что говорит наука об отступлении ледяных щитов и, следовательно, о будущем наших портов, наших домов и миллиардов людей, живущих у побережья?

Сели на мель у моря

В 1978 году Джон Мерсер, эксцентричный гляциолог из Университета штата Огайо, который, как утверждается, проводил полевые исследования в обнаженном виде, был одним из первых, кто предсказал угрозу глобальному потеплению Западно-Антарктическому ледниковому щиту. Он основывал свою теорию на крайне нестабильных отношениях ледникового щита с морем.

Западная Антарктида, превышающая по размерам Аляску и Техас вместе взятые, отделена от восточной половины континента Трансантарктическими горами, вершины которых по самые подбородки покрыты льдом. В отличие от Восточной Антарктиды (и Гренландии), где большая часть льда расположена на суше, высоко над уровнем моря, в Западной Антарктиде ледяной щит образовал чашеобразную впадину глубоко под уровнем моря, края которой омываются морской водой. Это делает ледяной щит Западной Антарктиды наиболее уязвимым к разрушению.

Ледяной щит, представляющий собой громоздкий купол, под собственной тяжестью растекается сквозь ледники, похожие на щупальца. Но ледники не останавливаются у береговой линии; вместо этого колоссальные плавучие ледяные плиты толщиной в сотни метров простираются над морем. Эти «шельфовые ледники» дрейфуют, словно гигантские плоты, удерживаемые силой сопротивления и контактируя с подводными возвышенностями и хребтами. Они поддерживают ледники, противостоя неумолимому гравитационному притяжению к морю.

Критической линией уязвимости ледяного щита является «линия заземления», где лёд переходит из состояния покоя на морском дне в состояние плавучего шельфового ледника. По мере того, как относительно тёплое море продвигается под защитные шельфовые ледники, оно истончает их снизу, смещая линию заземления вглубь материка. Плавающие шельфовые ледники фрагментируются и откалываются. Ледники выше по течению, лишённые своей опоры, быстрее движутся к морю. Тем временем морская вода, подобно наступающей армии, вторгается в более толстый лёд, покоящийся на коренной породе, наклонённой внутрь к чашеобразному центру континента.

«Здесь содержится очень серьезное послание», — сказал Хильмар Гудмундссон, гляциолог из Нортумбрийского университета: по мере того, как линия таяния льда продвигается вглубь материка в сторону все более толстого льда в процессе, называемом нестабильностью морского ледяного покрова, «вы увидите очень резкое повышение уровня мирового океана, и это произойдет очень быстро».

В 2002 году учёные получили возможность увидеть вживую, как может протекать этот процесс. Шельфовый ледник Ларсена Б, плавающий массив у берегов Антарктического полуострова размером примерно с Род-Айленд, развалился всего за месяц, ошеломив учёных. Скопившаяся на поверхности талая вода привела к образованию трещин — процесс, называемый гидроразрывом, — которые раскололи шельф, единственный барьер для ледников, расположенных за ним. Ледники начали течь в сторону моря до восьми раз быстрее. Один из них, ледник Крейн, потерял свой обрывной край в результате серии обрушений в течение 2003 года, что привело к его быстрому сокращению. Что, если нечто подобное произошло бы с гораздо более крупными ледниками на побережье Западной Антарктиды, такими как Туэйтс и Пайн-Айленд?

В последующие годы исследования древних береговых линий выявили поразительную чувствительность земной системы: оказалось, что в эпохи, которые были лишь немного теплее нынешних, уровень морей был на 6–9 метров выше современного.

В ответ на это гляциологи Роберт ДеКонто и Дэвид Поллард разработали смелую новую теорию разрушения ледникового покрова. Они создали компьютерную модель, основанную на распаде ледника Ларсен B и откалывании ледников Гренландии, которая также была откалибрована по геологическому прошлому, что позволило спрогнозировать будущее таяние, соответствующее прогнозам, основанным на данных об уровне моря в древности.

В их исследовании 2016 года был описан сценарий практически невообразимо быстрого таяния льда и повышения уровня моря. В процессе, называемом неустойчивостью морских ледяных уступов (MICI), уступы высотой более 90 метров по краям ледников теряют устойчивость и обрушаются, обнажая всё более толстый слой льда в цепной реакции, которая ускоряет отступление. Модель предполагала, что только антарктический лёд — без учёта притока льда из Гренландии, горных ледников или теплового расширения — может поднять уровень моря более чем на метр к 2100 году.

В обновленной версии 2021 года, включившей в моделирование дополнительные факторы, ДеКонто и его коллеги резко снизили эту оценку, прогнозируя повышение уровня моря менее чем на 40 сантиметров к концу столетия при сценариях с высоким уровнем выбросов. Тем не менее, даже несмотря на изменение цифр, ДеКонто по-прежнему убеждён в концепции MICI. «Она основана на фундаментальных физических и гляциологических принципах, которые совершенно неоспоримы», — сказал он.

Механизмы замедления отступления

После исследования 2016 года научное сообщество задало себе цель проверить, действительно ли высокие ледяные скалы способны к неуправляемому обрушению. Многие вскоре нашли поводы для сомнений.

Мало кто оспаривает базовые физические законы: если шельфовые ледники, подобные Ларсену B, быстро обрушатся и обнажат достаточно высокие скалы на ледниках позади них, эти скалы действительно прогнутся под собственным весом. «Есть причина, по которой небоскребы имеют такую высоту», — сказал Джереми Бассис, гляциолог и эксперт по механике разрушения из Мичиганского университета. Однако критики утверждают, что неконтролируемое обрушение скал в природе не наблюдалось, и, возможно, есть веские причины, почему это не так.

«Да, лёд откалывается, если обнажаются высокие скалы, но есть два стабилизирующих фактора», — сказал Матье Морлигем, гляциолог из Дартмутского колледжа, который возглавил исследование 2024 года, выявившее эти факторы. Во-первых, по мере обрушения недавно обнажившихся ледниковых скал лёд за ними растягивается и истончается. По мере того, как это происходит быстро, «ваша ледяная скала будет становиться менее высокой», — сказал Морлигем. Во-вторых, движущийся ледник приносит больше льда, чтобы заменить отколовшийся, замедляя отступление скалы вглубь материка и снижая вероятность цепной реакции обрушения скалы.

В другом исследовании, оспаривающем сценарий MICI, отмечалось, что при разрушении льда также наблюдается тенденция к образованию меланжа – плотной, перемешанной массы айсбергов и морского льда. Эта замёрзшая масса может действовать как подпорная стенка, по крайней мере временно предотвращая обрушение скал.

Коренные породы подо льдом также могут играть ключевую роль. «Твёрдая Земля оказывает гораздо большее влияние на наше понимание изменения уровня моря, чем мы когда-либо ожидали», — сказал Фредерик Ричардс, геодинамик из Имперского колледжа Лондона. Учёные давно заметили, что при таянии ледников земля поднимается, словно матрас, потерявший вес. Но на протяжении нескольких столетий это поднятие считалось слишком медленным и не имеющим значения. Теперь же высокоточные данные GPS и другие геофизические данные показывают, что поднятие происходит десятилетиями, а то и годами.

Хорошо это или плохо, зависит от того, насколько быстро отступает лёд. Если отступление происходит медленно, коренная порода приподнимает лёд, уменьшая количество воды, которая может его оттеснить. Но если отступление происходит достаточно быстро, например, из-за неуправляемого обрушения скал, Земля не справляется. Исследование 2024 года показало, что коренная порода всё равно поднимается, но в этом случае она выталкивает талую воду в океан. «На самом деле уровень моря повышается ещё больше», — сказал Ричардс. «Вы выталкиваете всю эту воду из чаши под Западной Антарктидой в мировую океаническую систему».

Беспокойство Земли также влияет на модели древнего подъёма уровня моря. В исследовании 2023 года Ричардс и его коллеги обнаружили, что плиоценовые береговые линии Австралии возрастом 3 миллиона лет испытывали медленные движения мантии Земли, и что учёт этих вертикальных движений привёл к занижению оценок древнего уровня моря. По словам Ричардса, это важно, поскольку пересмотренные данные лучше соответствуют более консервативным моделям отступления льда. «Подождите, ребята», — сказал он. «Нам нужно быть немного осторожнее. [Древние] оценки уровня моря могут быть завышены, и поэтому мы можем переоценивать чувствительность ледяных щитов».

ДеКонто указывает на разрушение ледника Ларсен B и разрушение гренландского ледника Якобсхавн как на доказательство обратного. По его словам, как только ледник Ларсен B перестал сдерживать ледник Крейн, лёд начал откалываться быстрее, чем ледник мог его восполнять. Это «действительно убедительное доказательство того, что разрушение может опережать 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. МГЭИК долгое время считала, что ледяной щит останется относительно стабильным в XXI веке, исходя из того, что повышение температуры приведёт к увеличению количества снега, компенсирующего таяние.

Это предположение рухнуло вместе с ледником Ларсен Б в начале 2000-х годов, и учёные вскоре пришли к единому мнению, что таяние льда идёт полным ходом. Спутниковые наблюдения показали, что ледники вдоль моря Амундсена, включая Пайн-Айленд и Туэйтс, таяли быстрее, чем в предыдущие десятилетия. Ледовый щит был разбалансирован. К моменту проведения пресс-конференции НАСА в 2014 году стало ясно, что многие гигантские ледники Западной Антарктиды неуклонно отступают с 1990-х годов.

«Впервые у нас было достаточно данных наблюдений, чтобы сказать: смотрите, эти линии заземления отступают год за годом», — сказал Морлигем, соавтор одного из исследований, представленных на пресс-конференции. Эта неуклонная потеря ледников сигнализировала о неизбежном исчезновении. «Теоретически, если мы прекратим таяние, мы можем остановить его», — отметил он. «Но шансов на это абсолютно нет».

В то время как обсуждение сосредоточено на том, как море будет отступать от шельфовых ледников, некоторые учёные всё больше обеспокоены тем, что происходит наверху, поскольку тёплый воздух растапливает поверхность ледяного щита. Николас Голледж, гляциолог из Университета Виктории в Веллингтоне, считает, что Западная Антарктида сегодня переходит в статус Гренландии: большая часть уязвимого для морской среды льда Гренландии уже исчезла, и преобладает поверхностное таяние. Голледж полагает, что этот процесс вскоре может сыграть в Антарктиде более важную роль, чем предполагает большинство моделей.

Например, скопление талой воды способствовало обрушению ледника Ларсен B. Проникая в трещины, вода смазывает коренные породы и осадки, делая всё более скользким. Гляциолог Колумбийского университета Джонни Кингслейк утверждает, что эти процессы слишком упрощаются или не учитываются в численном моделировании. «Если вы игнорируете изменения гидрологического режима, вы недооцениваете отступление ледника», — сказал он.

Действительно, исследование, проведенное в 2020 году, показало, что талая вода, просачивающаяся в шельфовые ледники Антарктиды, может проникать в трещины и приводить к их раскрытию, что является предвестником нестабильности морских ледяных скал, которую предвидели ДеКонто и его коллеги.

В зависимости от будущих выбросов, МГЭИК прогнозирует среднее повышение уровня моря от полуметра до одного метра к 2100 году, включая все источники таяния и расширение зоны нагревания воды. Если прогноз MICI окажется верным, он может настолько ускорить вклад Антарктиды, что общий рост может удвоиться. «Некоторые из этих процессов связаны с глубокой неопределенностью», — заявил Роберт Копп, климатолог и эксперт по научной политике из Ратгерского университета. «Единственное, что мы знаем наверняка, — это то, что чем больше углекислого газа мы выбрасываем в атмосферу, тем выше риск».

По мнению Бассиса, «будь то нестабильность морских ледяных скал или нестабильность морского ледяного щита, это немного отвлекает. К 2100 году мы будем говорить о береговой линии, радикально отличающейся от той, с которой я рос».

Источник: www.quantamagazine.org