Более быстрое потепление в Арктике приведёт к тому, что глобальное повышение температуры на 2° будет достигнуто на 8 лет раньше, чем если бы регион нагревался среднемировыми темпами, выяснили исследователи UCL (Университетский колледж Лондона). В настоящее время Арктика нагревается почти в 4 раза быстрее, чем в среднем по миру.
Новое исследование, опубликованное в журнале Earth System Dynamics объяснило, как исследовательская группа создала альтернативные прогнозы изменения климата, в которых не наблюдалось быстрого потепления в Арктике. Затем они сравнили температуры в этом гипотетическом мире с температурами в моделях «реального мира» и изучили время, в течение которого были нарушены критические пороговые значения Парижского соглашения в 1,5° и 2°. Они обнаружили, что в моделях без быстрого потепления в Арктике пороговые значения были преодолены соответственно на 5 и 8 лет позже, чем их «реальные» прогнозируемые даты – 2031 и 2051 годы.
Целью Парижского соглашения, международного договора, является поддержание средней глобальной температуры на уровне «значительно ниже 2° по сравнению с доиндустриальным уровнем» и продолжение усилий «по ограничению повышения температуры до 1,5°». К настоящему моменту времени считается, что Арктика уже прогрелась на 2,7° по сравнению с доиндустриальной эпохи, и считается, что это потепление ускорилось с начала XXI века.
Кроме того, они обнаружили, что непропорционально быстрое потепление в Арктике, добавило непропорционально большую неопределенность прогнозам, поскольку вариации в модельных прогнозах для региона больше, чем для остальной части планеты. Исследование не пытается количественно оценить, каким образом потепление в Арктике влияет на остальной мир, например, через отступление морского льда, которое помогает сохранять прохладу на планете, но вместо этого оценивает прямой вклад потепления в Арктике в глобальное повышение температуры.
Самое тёплое арктическое лето за всю историю наблюдений зафиксировано в Арктике в 2023 году
Самое тёплое арктическое лето за всю историю наблюдений зафиксировано в Арктике в 2023 году. Средняя температура воздуха составила +6,4°, что стало самым высоким показателем с начала ведения наблюдений в 1900 году. Об этом сообщило Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (НОАА). Как считают специалисты НОАА, это свидетельствует об ускорении изменения климата.
Площадь морского льда продолжает сокращаться, и за последние 17 лет в Арктике было зафиксировано 17 самых низких за всю историю наблюдений площадей морского льда. Протяженность морского льда в этом году была шестой по величине за все время наблюдений со спутника, которые начались в 1979 году, причём более старых и толстых многолетних льдов было гораздо меньше, чем в 1980-х годах.
Средние температуры поверхности моря в августе 2023 года были на 5–7° выше, чем средние значения августа 1991–2020 годов в Баренцевом, Карском морях, морях Лаптевых и морях Бофорта. Необычно прохладные августовские температуры наблюдались в Баффиновом заливе, Гренландском море и некоторых частях Чукотского моря. Средние температуры поверхности моря в августе показывают тенденции потепления за период с 1982 по 2023 год в районах Северного Ледовитого океана, свободных ото льда в августе, при этом средняя температура поверхности моря повышается почти на 0,5° за десятилетие.
Регионы Северного Ледовитого океана, за исключением Канадского архипелага, Чукотского моря и моря Бофорта, продолжают демонстрировать повышенное цветение океанского фитопланктона, или первичную продуктивность, с наибольшим процентным увеличением в Евразийской Арктике и Баренцевом море. Снежный покров в Северной Америке достиг рекордно низкого уровня в мае 2023 года, в то время как накопление снега в течение зимы 2022–2023 годов было выше среднего как по Северной Америке, так и по Евразии.
Обильные осадки побили существующие рекорды в различных местах по всей Арктике, с некоторыми вариациями, такими как засушливое лето на севере Канады, что привело к рекордным лесным пожарам. Количество осадков в Панарктике было шестым по величине за всю историю наблюдений, продолжая тенденцию к более влажной Арктике. Количество зелени в тундре по всей Арктике стало третьим по величине за 24-летний период наблюдений со спутника, незначительно увеличившись по сравнению с 2022 годом. В Арктике сохраняется тенденция увеличения количества кустарников, ив и ольхи там, где когда-то была тундра.
Глобальное потепление увеличивает сезон садоводства на Ямале и позволяет выращивать культуры, которые ранее в условиях районов Крайнего Севера не приживались. По словам специалистов Научного центра изучения Арктики, сейчас в Ямало-Ненецком автономном округе люди могут выращивать ромашки и иван-чай, малину и клубнику, вишню, картошку и перец, петрушку и укроп.
— Появилось больше возможностей озеленять населенные пункты, в том числе высаживать цветы. Этот период можно начинать раньше, он длится дольше, те виды цветов и растений, которые раньше не приживались, они приживаются, — рассказали в Научном центре изучения Арктики. Жители северных регионов активно высаживают и укрепляют кустарники, выращивают растения в открытом грунте. Из-за бедности местных почв последний смешивают с покупной землей. Как сообщает «Север-Пресс», жители ямальского посёлка Сёяха (Сеяха) три года назад разбили огород на мерзлотной почве, где начали выращивать картофель и редис. Им удалось собрать хороший урожай.
Выбросы углекислого газа в зонах вечной мерзлоты эквивалентны выбросам миллионов транспортных средств
В течение тысячелетий, по мере того как мир выходил из последнего ледникового периода, поднимающиеся океанские воды в Арктике продолжали покрывать всё больше и больше вечной мерзлоты, превращая её в подводную вечную мерзлоту. По оценкам, в Арктике насчитывается 965 000 квадратных миль подводной вечной мерзлоты, что составляет пятую часть от количества вечной мерзлоты, обнаруженной на суше.
Международное исследовательское сотрудничество необходимо для решения вопросов о масштабах и текущем состоянии подводной вечной мерзлоты и оценки потенциального выброса парниковых газов при её таянии. Средняя температура приземного воздуха в Арктике в прошлом году была шестой по величине с 1900 года и составила −7°. Данные показывают, что с 1940 года среднегодовые температуры повышались на 0,25° за десятилетие, а средние летние температуры повышались на 0,17° за десятилетие.
По мере потепления Арктики рост уровня рек в регионе может привести к выбросам углекислого газа, эквивалентным выбросам миллионов транспортных средств. Недавние исследования, сделанные в исследовательском университете Дартмута в США, свидетельствуют о том, что вечная мерзлота Арктики существенно влияет на речные системы региона. Это исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как вечная мерзлота – плотный слой почвы, который остается замороженным по меньшей мере в течение двух лет, – заставляет реки в Арктике течь по более узким и мелководным долинам по сравнению с их южными аналогами.
Исследователи задались целью понять, почему арктические водоразделы – общая площадь водосбора реки и связанных с ней водных путей – как правило, имеют меньшую площадь, чем водоразделы в более тёплом климате. Они изучили глубину, топографию и почвенные условия более чем для 69000 водоразделов по всему Северному полушарию – от 23° северной широты до Северного полюса – используя спутниковые и климатические данные. Они измерили процентную долю суши, занимаемую русловой сетью каждой реки в пределах её водораздела, а также крутизну речных долин.
47% проанализированных водоразделов сформированы вечной мерзлотой. По сравнению с водоразделами умеренного пояса их речные долины глубже и круче, и руслами занято примерно на 20% меньше окружающего ландшафта. Исследователи сообщают, что эти сходства сохраняются, несмотря на любые различия в истории оледенения, фоновой крутизне рельефа, годовом количестве осадков и других факторах, которые в противном случае управляли бы движением воды и суши. Арктические водоразделы сформированы тем, что у них есть общего – вечной мерзлотой.
Согласно исследованию, способность вечной мерзлоты ограничивать сток арктических рек также позволяет ей накапливать огромное количество углерода в мёрзлой земле. Чтобы оценить количество углерода, которое могло бы выделиться из этих водоразделов из-за изменения климата, исследователи объединили количество углерода, хранящегося в вечной мерзлоте, с эрозией почвы, которая могла бы возникнуть в результате таяния грунта и размывания его по мере распространения арктических рек.
Постепенное таяние вечной мерзлоты в Арктике может привести к выбросу от 22 до 432 миллиардов тонн углекислого газа к 2100 году, если текущие выбросы парниковых газов будут ограничены, и до 550 миллиардов тонн, если этого не произойдёт. Арктика была адаптирована к холоду так долго, что учёные не имеют ни малейшего представления о том, сколько или как быстро будет высвобождаться углерод, если вечная мерзлота начнет таять в ускоренном темпе, резюмируют исследователи.
На этом спутниковом снимке 2017 года осадки из канадской реки Маккензи впадают в море Бофорта молочными водоворотами. Ученые изучают, как речной сток приводит к выбросам углекислого газа в этой части Северного Ледовитого океана. Изображение НАСА Земной обсерватории, сделанное Джесси Алленом с использованием данных Landsat от Геологической службы США.
В исследовании, опубликованном ранее в этом году, рассказывается о том, как ученые используют современное компьютерное моделирование для изучения таких рек, как Маккензи, которая впадает в регион Северного Ледовитого океана, называемый морем Бофорта. Как и во многих частях Арктики, река Маккензи и ее дельта в последние годы столкнулись со значительно более высокими температурами во все времена года, что привело к еще большему таянию и оттаиванию водных путей и ландшафтов.
В этом болотистом уголке Северо-Западных территорий Канады вторая по величине речная система континента завершает свой путь длиной в тысячу миль, который начинается недалеко от Альберты. По пути река действует как конвейер для минеральных питательных веществ, а также органических и неорганических веществ. Этот материал стекает в море Бофорта в виде супа — растворенного углерода и отложений. Некоторая часть углерода в конечном итоге выбрасывается в атмосферу в результате естественных процессов.
Ученые считают, что юго-восточная часть моря Бофорта является поглотителем CO2 от слабого до умеренного, то есть оно поглощает больше парниковых газов, чем выделяет. Но существовала большая неопределенность из-за отсутствия данных из отдаленного региона.
Чтобы заполнить этот пробел, исследовательская группа адаптировала биогеохимическую модель глобального океана под названием ECCO-Darwin, которая была разработана в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии и Массачусетском технологическом институте в Кембридже. Модель ассимилирует почти все доступные наблюдения за океаном, собранные за более чем два десятилетия с помощью морских и спутниковых инструментов (например, наблюдения за уровнем моря с помощью высотомеров серии Jason и давление на дне океана с помощью миссий GRACE и GRACE Follow-On).
Подобно конвейеру углерода, река Маккензи, которую можно увидеть здесь в 2007 году со спутника НАСА «Терра», истощает территорию площадью почти 700 000 квадратных миль (1,8 миллиона квадратных километров) на своем пути на север, к Северному Ледовитому океану. Часть углерода образуется в результате таяния вечной мерзлоты и торфяников. НАСА/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS и научная группа США/Японии ASTER
Ученые использовали эту модель для моделирования сброса пресной воды, а также элементов и соединений, которые она несет, включая углерод, азот и кремнезем, в течение почти 20 лет (с 2000 по 2019 год).
Исследователи из Франции, США и Канады обнаружили, что речной сток вызвал такую интенсивную дегазацию в юго-восточной части моря Бофорта, что это изменило углеродный баланс и привело к чистому выбросу CO2 в 0,13 миллиона метрических тонн в год, что примерно эквивалентно к годовым выбросам 28 000 автомобилей с бензиновым двигателем. Выбросы CO2 в атмосферу варьировались в зависимости от сезона, будучи более выраженными в теплые месяцы, когда расход рек был высоким и было меньше морского льда, который мог бы покрыть и задержать газ.
По словам ученых, с 1970-х годов Арктика нагревалась как минимум в три раза быстрее, чем где-либо еще на Земле, преобразовывая ее воды и экосистемы. Некоторые из этих изменений способствуют увеличению выделения CO2 в регионе, тогда как другие приводят к большему поглощению CO2. Ученые отслеживают эти большие и, казалось бы, небольшие изменения в Арктике и за ее пределами, потому что наши океанские воды остаются важнейшим буфером против меняющегося климата, улавливая до 48% углерода, образующегося при сжигании ископаемого топлива.
Например, по мере таяния арктических земель, снега, льда, реки текут быстрее и смывают больше органических веществ из вечной мерзлоты и торфяников в океан. С другой стороны, микроскопический фитопланктон, плавающий у поверхности океана, все чаще использует сокращение морского льда для цветения в вновь обретенной открытой воде и солнечном свете. Эти растительноподобные морские организмы улавливают и поглощают атмосферный CO2 в ходе фотосинтеза. Модель ECCO-Дарвина используется для изучения этого цветения и связи между льдом и жизнью в Арктике.
Уменьшение количества отражаемого солнечного света в Арктике провоцирует беспрецедентное повышение местных температур
Спутниковые данные показывают, что таяние арктического морского льда привело к уменьшению количества солнечного света, который он отражает, что спровоцировало беспрецедентное повышение местных температур. Ученые-климатологи НАСА и НОАА недавно сообщили, что 2023 год был самым жарким годом за всю историю наблюдений, при этом температура продолжала расти с шокирующей скоростью. В частности, в Арктике температура повышается в четыре раза быстрее, чем в остальном мире, но ученые не уверены, какова может быть точная причина такого ускоренного потепления. Результаты исследования были опубликованы 23 августа 2023 года в журнале Nature Scientific Reports.
Новые спутниковые данные могут пролить свет на эту тайну. С разрешения Космических сил США группа исследователей из Национальных лабораторий Сандии проанализировала ранее неопубликованные данные радиометров на спутниках GPS, чтобы лучше понять пониженную отражательную способность арктического льда, обнаружив, что снижение отражательной способности солнечного света, или альбедо, усиливает потепление в Арктике. Согласно заявлению лаборатории, данные, охватывающие период с 2014 по 2019 год, показали потерю общей отражательной способности на 20–35%.
Усиление потепления в Арктике связано как с общим сокращением морского льда, так и с уменьшением отражательной способности оставшегося морского льда. Когда арктический морской лед тает, он обнажает большую часть темного океана, который, в свою очередь, поглощает больше солнечного света, чем заснеженный лед, и повышает температуру. Таяние льда также создает так называемую прудовую воду, которая еще больше разрушает подстилающий лед и не обладает такой отражающей способностью, как снег или лед.
В то время как предыдущие исследования изучали локальные измерения в конкретных местах и использовали теоретические обсуждения взаимосвязи между альбедо и потеплением в Арктике, ученые говорят, что это первое комплексное многолетнее исследование этой взаимосвязи во всем регионе. Примерно одна треть потери отражательной способности является результатом полного таяния льда, а остальные две трети, вероятно, вызваны выветриванием оставшегося морского льда, который, как правило, тоньше и содержит лужи воды на своей поверхности, согласно данным заявления.
Наблюдение за изменением экосистем в регионе
Виды лосося, имеющие жизненно важное значение для здоровья, культуры и продовольственной безопасности многих общин коренных народов, а также для экономики коммерческого рыболовства изменяли свою численность. В течение 2021 и 2022 годов численность нерки, являющейся основным продуктом коммерческого рыболовства, достигла рекордно высокого уровня в Бристольском заливе на Аляске, в то время как численность чавычи и кеты, выловленных коренными общинами в реках Юкон и Кускоквим, упала до рекордно низкого уровня.
Численность чавычи и кеты сократилась из-за недавней жары и изменений экосистемы в реках, где они нерестятся, и в океанских водах, где они достигают зрелости. Потепление речных вод было связано с тепловым стрессом у чавычи, а более тёплые океанские воды, возможно, способствуют созреванию обоих видов в более мелкие взрослые особи.
Строения и сооружения в зоне вечной мерзлоты
Специалисты геолого-геофизического факультета Новосибирского госуниверситета (НГУ) разработали, запатентовали и представили на Арктическом технологическом форуме АРТЕК-2023 технологию экспресс-оценки состояния зданий и сооружений для использования в Арктике и территориях с вечномерзлыми грунтами.
«Проблема, решению которой посвящена технология НГУ, связана с эксплуатацией зданий и инженерных сооружений на вечномерзлых грунтах. Несущая способность оснований (в частности, свайных и других видов фундаментов) может нарушаться как из-за сезонного оттаивания грунтов, так и по причине повышения температуры оснований из-за глобального потепления. Если свайные основания теряют свою несущую способность, здания и сооружения могут подвергаться неравномерным деформациям, что может привести к чрезвычайным ситуациям вплоть до обрушения», — рассказал директор Центра трансфера технологий и коммерциализации НГУ Александр Квашнин.
Для того чтобы можно было оперативно принимать решения о прекращении эксплуатации или усилении фундаментов, был разработан аппаратно-программный комплекс для экспресс-мониторинга сооружений и конструкций. Он включает в себя сенсоры — микросейсмические датчики, записывающие частоту и амплитуду вибраций конструкций зданий, и регистраторы, которые сохраняют эти данные и затем могут передавать их либо в облако, либо на ноутбук, если ведется обработка данных на месте.
В вузе отмечают, что важная часть комплекса — программное обеспечение, позволяющее убрать шумы, выделить собственные частоты колебаний построек и конструкций и, отсекая все лишнее, определять техническое состояние сооружений и даже отдельных конструкций зданий. Если здание находится в хорошем состоянии, то амплитуды колебания должны быть небольшими, если же устойчивость потеряна, то они существенно повышаются. По частоте и изменению этих амплитуд во времени можно делать выводы об ухудшении технического состояния здания.
«Мы исследовали таким образом ряд объектов транспортной и инженерной инфраструктуры в Новосибирской области, а также на одном из крупнейших металлургических предприятий России. За короткое время удалось сделать оценку технического состояния самых разных сооружений, выявить среди них проблемные. Результаты наших исследований были на 100% подтверждены другими, более трудоемкими и дорогими способами», — рассказал Квашнин.