Согласно новому исследованию, «резкие изменения» грозят отправить континент за точку невозврата.
Из космоса Антарктида выглядит гораздо проще других континентов — огромный ледяной покров, контрастирующий с тёмными водами омывающего её Южного океана. Однако при ближайшем рассмотрении становится видно не просто скопление замёрзшей воды, а необычайно сложное взаимодействие океана, морского льда, ледяных щитов и шельфовых ледников.
Эта хрупкая система находится под серьёзной угрозой. В новой статье в журнале Nature описывается, как в Антарктиде и прилегающих к ней водах происходит несколько «резких изменений», таких как стремительное таяние морского льда за последнее десятилетие. Эти изменения усиливают друг друга и грозят отправить континент за точку невозврата, что приведёт к затоплению прибрежных городов по всему миру из-за подъёма уровня моря на несколько метров.
«Глобальные последствия»
«Мы наблюдаем целый ряд резких и неожиданных изменений, происходящих по всей Антарктиде, но они не происходят изолированно», — заявила климатолог Нерили Абрам, ведущий автор статьи. (Она проводила исследование, работая в Австралийском национальном университете, а сейчас является главным научным сотрудником Австралийского антарктического подразделения.) «Когда мы изменяем одну часть системы, это приводит к цепной реакции, которая усугубляет изменения в других частях системы. И мы говорим об изменениях, которые также имеют глобальные последствия».
Ученые определяют резкое изменение как преобразование части окружающей среды, происходящее гораздо быстрее ожидаемого. В Антарктиде это может происходить в различных временных масштабах: от дней или недель (для разрушения шельфового ледника) до столетий и более (для ледяного щита). К сожалению, эти резкие изменения могут самовоспроизводиться и стать необратимыми, поскольку деятельность человека продолжает нагревать планету. «Именно выбор, который мы делаем сейчас, в этом десятилетии и в следующем, в отношении выбросов парниковых газов, определит наши обязательства по долгосрочным изменениям», — сказала Абрам.
Предупреждающие знаки
Одним из основных факторов каскадных кризисов в Антарктиде является потеря плавучего морского льда, образующегося зимой. В 2014 году его площадь вокруг Антарктиды достигла рекордного значения (по крайней мере, с момента начала спутниковых наблюдений в 1978 году) – 20,11 миллиона квадратных километров. Однако с тех пор площадь морского льда сократилась не просто стремительно, а почти невероятно, отступив на 120 километров от побережья. Зимой, когда морской лед достигает своего максимального распространения, он таял вокруг Антарктиды в 4,4 раза быстрее, чем в Арктике за последнее десятилетие.
Другими словами: таяние зимних морских льдов в Антарктиде всего за последнее десятилетие сопоставимо с таянием Арктики за последние 46 лет. «Люди всегда считали, что Антарктида не меняется по сравнению с Арктикой, и я думаю, что теперь мы видим признаки того, что это уже не так», — сказал климатолог Райан Фогт, изучающий Антарктиду в Университете Огайо, но не принимавший участия в подготовке новой статьи. «В последнее время мы наблюдаем столь же быстрые, а во многих случаях и более быстрые, изменения в Антарктиде, чем в Арктике».
Хотя учёным необходимо собрать больше данных, чтобы определить, является ли это началом фундаментальных изменений в Антарктиде, имеющиеся на данный момент сигналы выглядят угрожающе. «Мы начинаем видеть, как вырисовываются фрагменты картины, свидетельствующие о том, что мы, вполне возможно, находимся в этом новом состоянии резкой потери морского льда в Антарктиде», — сказал Закари М. Лейб, климатолог, изучающий этот регион в исследовательской группе Climate Central, которая не участвовала в подготовке новой статьи.
Это беспрецедентное сокращение льда запускает цикл климатической обратной связи. Арктика нагревается примерно в четыре раза быстрее, чем остальная часть планеты, во многом из-за изменения её отражательной способности (альбедо). Морской лёд белый и яркий, поэтому он отражает солнечную энергию обратно в космос, охлаждая регион. Но когда он исчезает, обнажаются более тёмные океанские воды, которые поглощают эту энергию. Таким образом, меньшее отражение приводит к большему потеплению, а большее потепление приводит к таянию большего количества морского льда, что вызывает ещё большее потепление, и так далее. «Теперь мы ожидаем, что тот же процесс станет фактором в Южном полушарии, поскольку мы потеряли эквивалентное количество морского льда», — сказала Абрам.
Более серьезные и необратимые последствия
Однако в районе Антарктиды последствия могут быть ещё масштабнее и сложнее, чем в Арктике, и даже необратимыми. Модели предсказывают, что если глобальный климат стабилизируется, то же самое произойдёт и с морским льдом Арктики. «В Антарктиде мы не наблюдаем подобного поведения», — сказала Абрам. «Если стабилизировать климат и позволить этим климатическим моделям работать сотни лет, морской лёд Антарктиды продолжит таять, поскольку Южный океан продолжает поглощать дополнительное тепло из атмосферы».
Это может обернуться серьёзными проблемами для огромной ледяной шапки континента. Она состоит из двух основных частей: ледяных щитов, которые покоятся на суше, и шельфовых ледников, которые отходят от щитов и плавают на поверхности моря. Проблема заключается не столько в солнечном свете, палящем щиты, сколько во всё более тёплой воде, омывающей дно шельфовых ледников. И чем больше окружающий морской лёд тает, тем сильнее нагревается эта вода. Кроме того, морской лёд действует как своего рода буфер, поглощая энергию волн, которая обычно разбивается о края шельфовых ледников, разрушая их.
Таким образом, морской лёд поддерживает шельфовые ледники, которые, в свою очередь, сдерживают и поддерживают ледниковые щиты на суше. «Когда мы растапливаем шельфовые ледники, они теряют способность подпирать ледяные щиты, лежащие за ними, что приводит к ускоренному стоку льда в океан», — сказал Мэтью Инглэнд, океанограф из Университета Нового Южного Уэльса и соавтор статьи. Один из таких щитов, Западно-Антарктический ледниковый щит, может разрушиться, если глобальная температура достигнет 2 градусов Цельсия выше доиндустриального уровня, что поднимет уровень моря более чем на три метра. И он может частично разрушиться ещё до этого.
Таяние шельфовых ледников также нарушает работу критически важной океанической системы, известной как Антарктическая циркуляция опрокидывания. Когда морской лед образуется, он вытесняет соль, создавая соленую, очень холодную морскую воду, которая становится плотнее и, следовательно, опускается на морское дно, создавая глобальную циркуляцию. Но по мере таяния шельфовых ледников холодная соленая вода разбавляется пресной, замедляя циркуляцию и привлекая больше теплой воды в контакт с шельфовыми ледниками и морским льдом. «Эта усиливающаяся обратная связь, о которой мы сейчас говорим, распространяется на все системы», — сказал Инглэнд. «Именно поток воды из океана обратно ко льду, а затем обратно в океан может спровоцировать неконтролируемые изменения, при которых циркуляция опрокидывания потенциально может полностью прекратиться».
Когда эта циркуляция поднимает глубинные воды обратно на поверхность, она переносит критически важные питательные вещества для фитопланктона — крошечных фотосинтезирующих организмов, поглощающих углерод и выделяющих кислород. Эти организмы не только ответственны за связывание половины углерода, образующегося в процессе фотосинтеза во всем мире, но и составляют основу пищевой сети, питая мелких животных, известных как зоопланктон, которые, в свою очередь, служат пищей более крупным организмам, таким как рыбы и ракообразные. Морской лёд также является критически важной средой обитания для фитопланктона, поэтому он рискует потерять как свою среду обитания, так и питательные вещества.
Хроническая болезнь крайнего юга
Императорские пингвины тоже основывают свои гнездовые колонии на устойчивом морском льду, где их птенцы подрастают и развивают водонепроницаемые перья, необходимые для выживания в океане. «Этот лёд тает ещё до того, как императорские пингвины успевают опериться, и когда это происходит, колония в этот сезон полностью теряет способность к размножению», — сказала Абрам. «Мы наблюдаем подобные катастрофические случаи, связанные с прекращением размножения, прямо по всему Антарктиде».
Неумолимое потепление Антарктиды и окружающих её вод — долгосрочная тенденция, своего рода хроническая болезнь для крайнего юга. Но оно усугубляется острыми проявлениями, такими как аномальная волна тепла в Восточной Антарктиде в марте 2022 года, когда температура поднялась на 40 градусов Цельсия выше нормы, побив рекорды и шокировав учёных. «Из-за интенсивности этого экстремального явления, — сказал Фогт, — оно может охватить даже слегка уязвимые регионы и подтолкнуть их к критической точке, за которой они уже не смогут восстановиться, по крайней мере, ещё очень долго».
Хорошая новость, однако, заключается в том, что год за годом исследователи получают всё больше данных о том, как Антарктида реагирует на антропогенное изменение климата, что позволяет им точнее моделировать возможные последствия в ближайшие десятилетия. И учёные прекрасно знают, как бороться с хронической болезнью континента: немедленно и масштабно сократить выбросы парниковых газов — или столкнуться с последствиями. «Каждая доля градуса потепления, которую мы можем предотвратить, увеличивает шансы избежать этих катастрофических изменений», — сказал Инглэнд. «Подъём уровня моря на несколько метров означает глобальную политическую нестабильность, которая затмит то, что мы наблюдаем сейчас».