Земля утонет за тысячу лет

Западно-Антарктический ледовый щит разрушался быстро и много раз

За последние миллионы лет ледовый щит Западной Антарктиды разрушался десятки раз, и это произойдёт снова, когда температура повысится примерно на 5 градусов. Но чтобы океан поднялся на 10–15 метров, потребуется минимум тысяча лет. За Восточную Антарктиду бояться и вовсе нечего.

В наши дни могучая цепь Трансантарктических гор разделяет полярный континент на две части – Восточную и Западную Антарктиду. Две части Антарктики покрыты, соответственно, Восточно-Антарктическим и Западно-Антарктическим ледовыми щитами, в которых содержится около 27 миллионов кубических километров льда.

Однако так было не всегда. В начале плиоценовой эпохи, около 5 миллионов лет назад, никакой Западной Антарктиды не было. Вместо неё к юго-западу от Трансатлантических гор располагались полуостров и гряда островов, лишь частично покрытых льдами. Не было и единого Западно-Антарктического ледового щита – более двух миллионов кубокилометров льда входили в жидкую часть мирового океана, который благодаря таким вливаниям был выше на 5–7 метров.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "click": "on",
    "id": "2846853",
    "incutNum": 1,
    "repl": "<1>:{{incut1()}}",
    "uid": "_uid_2960662_i_1"
}

В начале плиоцена было гораздо теплее, чем в наши дни, а содержание углекислого газа в атмосфере превышало 400 объёмных частей на миллион (ppmv). Сейчас, во многом благодаря человеческой деятельности, мы снова приближаемся к этим значениям, и хотелось бы знать, как Западная Антарктика отреагирует на эти изменения. В конце концов, 10 метров – величина немаленькая. В пределах такой высоты над уровнем моря живёт почти миллиард человек и существуют целые государства, для которых подъём воды не то что на десять, а всего на 5 метров будет означать исчезновение с лица Земли.

Падёт ли Западно-Антарктический ледовый щит с потеплением?

В какой степени таяние может затронуть Восточную Антарктиду, воды в которой хватит на 60–70 метров подъёма океана? До какого уровня должна подняться температура на планете в целом и в Антарктике в частности, чтобы запустить процесс таяния? Когда оно начнётся и сколько времени займёт?

Ответы на эти вопросы о будущем учёные ищут в прошлом и в климатических моделях. Некоторые из них, например, предсказывают, что коллапс Западной Антарктики может занять всего сотню-другую лет, а запустить его может потепление всего на пару градусов – вполне в рамках прогнозов на конец нынешнего века. Проверить эти модели до сих пор не представлялось возможным – учёным были доступны данные, полученные при анализе ледовых кернов и кернов донных отложений за последние полтора-два миллиона лет. Они относятся к плейстоценовой эпохе, которая была в целом холоднее, чем последние 10 тысяч лет.

В номере британского научного журнала Nature от 19 марта опубликованы сразу две статьи о прошлом Западной Антарктики, по которым можно погадать о будущем.

Полевые геологи из Новой Зеландии, США, Италии, Германии и Канады под руководством Тима Нейша из новозеландского Университета имени Виктории в Веллингтоне представили результаты анализа верхних 600 метров превосходно датированного осадочного керна, извлечённого в рамках проекта ANDRILL из-под шельфового ледника Росса в одноимённом море. Эти данные простираются на 5 миллионов лет в прошлое – до самого начала плиоцена. Ещё столько же метров извлечённых на поверхность донных осадков уходят в миоценовую эпоху, но до них у учёных руки пока не дошли.

Тем временем американцы Дэвид Поллард и Роберт Деконто из университетов американских штатов Пенсильвания и Массачусетс опубликовали результаты полномасштабного моделирования таяния льдов Антарктики в последние 5 миллионов лет под воздействием известных изменений температуры и уровня океана.

Две работы как нельзя хорошо дополняют друг друга. Керн показывает, что ледник Росса наступал и разрушался примерно тогда и так же, как предсказывают Поллард и Деконто, что укрепляет уверенность в адекватности выбранной ими методики. Модель, в свою очередь, показывает, что льды по всей Западной Антарктике двигались практически в унисон, а значит, результаты единственной пробы в море Росса вполне можно распространить и на другие крупные шельфовые ледники – в море Уэдделла и со стороны Тихого океана.

Результаты моделирования должны немного остудить головы самых горячих алармистов.

Полное разрушение Западно-Антарктического щита, возможно, и в прошлом случалось много раз и проходило очень быстро. Но всё-таки не за пару столетий, а минимум за тысячу лет, а то и за несколько тысяч.

А восточный ледовый щит стоит крепко. Даже в самые тёплые за последние 5 миллионов лет времена он терял лишь ошмётки шельфовых ледников вдоль границ материка – в объёме, эквивалентном общемировому подъёму океана не больше чем на 3 метра.

Почему восточным льдам не грозит падение

Причина в том, что подножия ледников Восточной Антарктиды находятся на большой высоте над уровнем моря, в то время как льды Западной Антарктики упираются в скалы по большей части под водой; при этом считается, что они значительно – на сотни метров вглубь – прогибают скалистую подошву. От таяния западно-антарктические льды спасают шельфовые ледники, которые непосредственно плавают в воде и значительно тоньше.

Когда они разрушаются, в контакт с тёплой водой приходят «наскальные» ледники, и граница, на которой лёд приходит в контакт с водой, – она называется линией налегания – отступает. При том всё быстрее и быстрее, так как ближе к центру ледника дно продавлено сильнее, а распрямляется при снятии веса оно относительно медленно.

Динамика процессов в плавающих и стационарных ледниках совершенно различна, но при этом одни контролируют другие. Скомбинировать в одной модели быстрое и нестационарное таяние шельфовых ледников и медленную эволюцию «наскальных» Полларду и Деконто удалось благодаря хитрому трюку, описывающему перемещение тепла и льда через линию налегания.

Модель Полларда и Деконто не в состоянии самостоятельно просчитать ещё и изменения климата – чтобы промоделировать его на 5 миллионов лет с нужной точностью, современным компьютерам и методам потребуются если и не 5 миллионов лет, то уж точно годы. Изменения температуры и уровня моря учёные задавали вручную. Благо, они очень неплохо отслеживаются в изменении изотопного состава донных отложений – когда становится холоднее, а вода перемещается из жидкого океана в ледовые шапки, тяжёлого ¹⁸O откладывается больше, потому что в атмосферу (из которой и выпадает формирующий ледники снег) молекулы воды с лёгким ¹⁶O поднять легче.

Как оказалось, именно температура Южного океана и является ключевым фактором, определяющим рост и разрушение Восточной Антарктики. Вся её история на протяжении 5 миллионов лет – это непрерывная смена между тремя фазами: холодной ледниковой, умеренной межледниковой и тёплой «сверхмежледниковой». Сейчас находимся в умеренной фазе.

Ровно такую же картину показывает и осадочный керн. В нём чётко выделяются чередующиеся слои из трёх составляющих.

Это остатки фотосинтезирующих микроорганизмов, массово населявших море Росса в тёплые времена, пока оно было свободно ото льда. Глина, булыжники и валуны, которые приносили с Трансантарктических гор ледники, доползавшие до этих мест в эпизоды оледенения. И песчинки, оседавшие из тающих айсбергов шельфовых ледников в промежуточные годы умеренного межледниковья – как продолжают оседать сейчас.

В плиоцене учёные проследили около 40 таких трёхслойных «сэндвичей». И надо заметить, место для бурения в 100 километрах от современной линии налегания выбрано очень удачно: если бы учёные ушли дальше в море, ледники дотуда могли бы и не доползти, а в керне бы не оказалось ни глины, ни булыжников.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 3,
    "picsrc": "Полный цикл исчезновения и восстановления Западно-Антарктического ледового щита может занять всего 10 тысяч лет. В плиоцене, когда было теплее, падение ледника могло происходить и более стремительно, но всё равно не быстрее, чем за тысячу лет. Градациями розового показаны шельфовые ледники, цвета с зелёного до красного кодируют толщину льда, опирающегося на скалистую подошву. // D.Pollard/Penn State",
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_2960662_i_3"
}

По подсчётам Полларда и Деконто, критической скоростью таяния шельфовых ледников, за которой следует коллапс Западно-Антарктического щита, является 1–2 метра в год. Сейчас эта величина существенно меньше, но каждый градус потепления увеличивает толщину ежегодно стаивающего слоя примерно на 40 см. Иными словами, если станет теплее на 5 градусов, то ледовый щит Западной Антарктики разрушится, а океан поднимется ещё примерно на 6 метров. Добавьте сюда столько же ото льдов Гренландии и 2–3 метра от шельфовых ледников Восточной Антарктиды — и получите подъём океана на 10–15 метров, правда, не раньше чем через тысячу-другую лет.

Когда начнётся этот катастрофический процесс, предсказать пока никто не может.

Самые экстремальные климатические модели предсказывают такое потепление к концу XXI века. Более умеренные – в течение следующего века, и то если человечество не прекратит выбрасывать парниковые газы в том объёме, в котором делает это в последние годы. Многие развитые страны – и в Европе, и по другую сторону Атлантики – сейчас ставят задачу сократить выбросы до уровня 1980-х годов и даже ниже – кто к 2020, кто к 2050 году.

России пока не до этого – промышленное производство, на которое в основном и завязаны выбросы CO₂, в нашей стране едва-едва приблизилось к уровню 80-х годов. А эффективность производства в расчёте на тонну углекислого газа, как ни крути, выросла – от технического прогресса деваться некуда.