На Земле становится меньше снега, сокращаются площади морского льда, оттаивают многолетнемёрзлые грунты и теряют массу ледники. Обычно эти процессы изучают по отдельности. Но насколько опасны их изменения для всей планеты — не только для Арктики или высокогорных районов?
Международная группа из более чем 30 учёных предложила ответить на этот вопрос с помощью единой системы оценки. Исследование The Cryosphere Beyond a Planetary Safe Operating Space, опубликованное 12 ноября в журнале Science, рассматривает четыре ключевых компонента криосферы — замёрзшей части Земли.
Вывод исследователей: морской лёд, сезонный снежный покров и многолетняя мерзлота уже находятся за предложенными границами безопасности. С наземным льдом ситуация сложнее: его нынешний объём ещё укладывается в обозначенные пределы, но часть будущих потерь уже обусловлена произошедшим потеплением.
Что такое граница безопасности
Для оценки состояния криосферы авторы использовали условия голоцена — геологической эпохи, начавшейся около 11 700 лет назад. Именно в этот период относительно устойчивый климат позволил сформироваться современным природным экосистемам и развиваться человеческим цивилизациям.
Исследователи предложили определить, насколько состояние ледяных и снежных областей может отклоняться от этих условий без существенного увеличения риска масштабных изменений климатической системы. Речь не о температуре, при которой конкретный ледник обязательно исчезнет, и не о дате наступления катастрофы. Это научные ориентиры для оценки того, когда изменения переходят в область повышенного риска.
Морской лёд: потеря естественного отражателя солнечного света
Морской лёд образуется из замерзающей океанской воды. В отличие от материковых ледников, его таяние само по себе почти не повышает уровень моря. Однако оно влияет на тепловой баланс планеты.
Белая поверхность льда отражает значительную часть солнечного излучения. Когда лёд исчезает, открывается более тёмная вода, которая поглощает больше тепла. Океан нагревается и создаёт условия для дальнейшего сокращения ледяного покрова. Так возникает усиливающая сама себя обратная связь.
По предложенной исследователями оценке, состояние морского льда уже вышло за безопасный диапазон. Особенно заметны изменения в Арктике, где сокращение ледяного покрова влияет на региональный климат и условия существования животных, зависящих от морского льда.
Снежный покров: изменения затрагивают водоснабжение
Снег имеет значение далеко за пределами полярных областей. В холодный сезон он накапливает влагу, а весной и летом постепенно отдаёт её рекам, почвам и водохранилищам. Продолжительность сохранения снега влияет на сроки половодья, увлажнение земель, условия земледелия и работу гидроэнергетики.
При более тёплых зимах осадки чаще выпадают в виде дождя, снег тает раньше, а сезон накопления воды сокращается. Это может изменять распределение речного стока в течение года: усиливать зимние паводки и сокращать доступность воды в отдельные летние периоды.
Исследователи считают, что снежный покров также вышел за предложенную границу безопасности. Последствия различаются по регионам и зависят не только от температуры, но и от количества осадков.
Многолетняя мерзлота: угрозы под поверхностью земли
Многолетняя мерзлота — это грунт, который сохраняет отрицательную температуру не менее двух лет подряд. Она распространена в северных районах Евразии и Северной Америки, в том числе на значительной территории России.
При потеплении мерзлота может терять устойчивость. Это приводит к проседанию грунта, изменению водного режима, повреждению дорог, зданий и трубопроводов. Есть и климатический аспект. В замёрзших грунтах на протяжении тысячелетий сохранялось органическое вещество. После оттаивания микроорганизмы начинают активнее его разлагать, что может сопровождаться выделением углекислого газа и метана.
Дополнительные выбросы парниковых газов способны усиливать потепление, создавая ещё одну обратную связь. В исследовании многолетняя мерзлота отнесена к компонентам криосферы, уже вышедшим за предложенные безопасные пределы. Для России это особенно существенный вывод, поскольку изменения мерзлоты затрагивают инфраструктуру северных территорий.
Почему наземный лёд оказался в особой категории
К наземному льду относятся горные ледники и ледяные щиты Гренландии и Антарктиды. Их состояние имеет принципиальное значение для уровня Мирового океана. Когда ледниковый лёд, находящийся на суше, тает и вода поступает в океан, его уровень повышается.
Однако между потеплением и потерей ледниковой массы существует временной разрыв. Крупные ледяные массивы могут реагировать на изменение температуры десятилетиями и столетиями.
Поэтому исследователи разграничивают две величины: объём льда, существующий сегодня, и будущие потери, которые уже стали вероятными вследствие произошедшего потепления. Нынешний объём наземного льда ещё находится в пределах предложенного безопасного диапазона. Но с учётом обусловленных потеплением будущих потерь этот рубеж уже оказывается превышенным.
Почему изменения криосферы касаются всей планеты
Лёд, снег и мерзлота образуют взаимосвязанную систему. Сокращение морского льда усиливает поглощение солнечного тепла. Потеря снежного покрова меняет отражательную способность суши и режим речного стока. Оттаивание мерзлоты может сопровождаться дополнительными выбросами парниковых газов. А потеря ледниковой массы изменяет уровень океана и доступность пресной воды.
Эти процессы развиваются с разной скоростью. Одни заметны в пределах нескольких сезонов, другие могут продолжаться столетиями. Именно поэтому авторы предлагают оценивать криосферу как единую часть климатической системы, а не набор независимых региональных проблем.
Что предлагают учёные
Авторы считают необходимым учитывать состояние криосферы при формировании международной климатической политики. В числе важных направлений они называют сокращение выбросов парниковых газов, уменьшение выбросов чёрного углерода — частиц сажи, способствующих потеплению и загрязнению снежных поверхностей, а также ограничение локального промышленного воздействия.
Работа опубликована во время климатической конференции ООН COP31 в Анталье и предлагает дополнить существующий подход к планетарным границам более подробной оценкой состояния замёрзших областей Земли.
При этом предложенные границы пока не являются официально установленной международной системой нормативов. Это исследовательская концепция, основанная на анализе изменений различных частей криосферы.
Её значение — в попытке показать, что последствия потепления нельзя оценивать только по текущей температуре воздуха. Часть происходящих изменений способна сохраняться и развиваться ещё долго после того, как вызвавшее их потепление уже произошло.
