Головоломка для исследователей Антарктики


Пока необъяснимые события происходят на полюсах нашей планеты. К примеру, в Арктике более половины летнего морского льда исчезло с конца 1970-х годов. Модели глобального климата предсказывают устойчивость этой тенденции в связи с повышением средней мировой температуры. Между тем, в водах Антарктики объём морского льда оставался стабильным и даже увеличивался, достигая рекордных показателей за последние десятилетия в 2012, 2013 и 2014 годах.

Для учёных стали полной неожиданностью данные от 1-ого марта 2017 года, когда ледяной покров Антарктики сократился до исторического минимума. Его протяженность была наименьшей, наблюдаемой с момента начала спутникового мониторинга в 1978 году и составляла около 2 миллионов квадратных километров, что на 27% ниже среднего годового минимума.

Исследователи рассматривают ряд основных вопросов, чтобы понять такие резкие изменения. Почему отмеченные региональные и сезонные модели изменения морского льда в Антарктиде отличаются от более равномерного снижения, наблюдаемого в большей части Арктики? Почему Антарктике удавалось сохранять свой морской лёд до сих пор? Является ли сокращение ледяного покрова в Антарктике 2017 года кратковременной аномалией или началом более долгосрочного процесса? Отсутствуют ли в существующих моделях важные взаимодействия и обратные связи между атмосферой, океаном и морским льдом, и в какой степени деяния человека вовлечены в этот процесс.

То, что происходит в Антарктике, влияет на всю планету. Южный океан играет ключевую роль в глобальной циркуляции, ведь замёрзшая морская поверхность изменяет обмен тепла и газов, в том числе двуокись углерода, между океаном и атмосферой. Морской лёд отражает солнечный свет и влияет на погодные условия, образование облаков и осадков. Это, в свою очередь, влияет на массу антарктического ледникового покрова и его вклад в повышение уровня моря. Морской лёд также имеет решающее значение для морских экосистем. Широкий спектр организмов, включая криль, пингвинов, тюленей и китов, зависит от его сезонного наступления и отступления.

Поэтому крайне важно, чтобы исследователи начали понимать зависимости морских льдов Антарктики, особенно в тех местах, где их площадь и толщина меняется, от внешних факторов.
Сейчас требуется целенаправленная и скоординированная международная деятельность по научным дисциплинам, которые наблюдают и моделируют глобальный климат, включая полярные регионы.

Регулярные наблюдения показывают, как ледяной покров меняется в течение дней, лет и десятилетий. Погода, особенно бури с сильным ветром, оказывает ежедневное и сезонное влияние. Долгосрочные изменения обусловлены более широкими структурами температуры и циркуляции атмосферы и океанов.

Спутники обеспечивают наилучшую пространственную информацию о морских льдах вокруг Антарктики. Но, практически непрерывные, спутниковые наблюдения ведутся лишь на протяжении последних четырех десятилетий. А для привязки изменений объёмов морского льда к тенденциям в климате, необходима более обширная база данных. Сюда можно отнести информацию из журналов судов, прибрежных станций, записей о китах, ранних спутниковых снимках и химическом анализе «ледниковых срезов».

Проведённый химический анализ «цилиндрического ледяного среза» выбуренного в Антарктике натолкнул учёных на предположение о том, что площадь морского льда в 1940-1960-х годах была на 25% больше, чем сегодня. Сбор большего количества «ледяных срезов» и исторических записей помогут синтезировать содержащуюся в них информацию с определением территориальных тенденций. Это поможет определить, какие климатические факторы влияют на изменения морского льда Антарктики.
Например, по данным исследований в 2017 году территория с наименьшим количеством морского льда была к югу от восточной части Тихого океана. Этот регион имеет прочные связи с климатом тропиков, включая течение «Эль-Ни́ньо», из чего можно предположить, что морской лёд чувствителен даже к удалённым от полюсов условиям.

Стоит также научиться понимать как баланс динамики и термодинамики влияет на изменение площади занимаемой морскими льдами и его объём. Толщина и объём льда зависят от многих факторов, включая поток тепла от океана к атмосфере и льду. Мы понимаем принцип того, ка морской лёд влияет на концентрацию соли в мировом океане. Когда океан замерзает, соль поступает в воду, тем самым увеличивая её концентрацию. Когда лёд тает, пресная вода возвращается в море. Но такие процессы трудно измерить, и их сложно моделировать.

Спутниковые альтиметры могут точно измерять расстояние между поверхностями морского льда и океана, и это расстояние можно использовать для расчета толщины льда. Но трудно интерпретировать эти данные, не зная, сколько снега на льду, его плотность, а вес снега опускает поверхность льда ниже уровня моря. Калибровка и проверка спутниковых данных имеют решающее значение, так как разрабатываются алгоритмы для объединения и анализа информации из различных источников.

Три составляющие: лёд, вода и воздух должны анализироваться через определенные промежутки времени на достаточно широкой территории, чтобы определить, как они взаимодействуют.

Современные модели климата борются за симуляцию сезонной и региональной изменчивости, наблюдаемой в антарктическом морском льду. Большинство моделей имеют предвзятости, даже в таких основных особенностях, как размер и пространственные закономерности годового цикла развития и отступления Антарктического морского льда или количество тепла, поступающего в лёд от океана. Модели не могут имитировать даже валовые изменения, например, вызванные тропическими влияниями на региональные ветры. Поскольку лёд и климат тесно связаны, даже небольшие вмешательства быстро распространяются по всей поверхности.
К особенностям, которые необходимо более точно смоделировать, относятся пояс сильных западных ветров в Антарктиде и море Амундсена - бурная зона к юго-западу от Антарктического полуострова.

Существующие модели анализа сейчас не согласованы, например, в том, способны ли постоянные западные ветры увеличивать или уменьшать охват морского льда вокруг Антарктиды. Моделирование облаков и осадков также неадекватно. В настоящее время они не могут определить точное количество выпавшего снега или температуры поверхности моря в Южном океане. Исследователям необходимо разработать модели среды атмосфера-океан-море-лёд с высоким пространственным разрешением.

Лучшие представления о Южном океане и его морских льдах должны теперь стать приоритетом для центров моделирования. Такие модели будут иметь решающее значение для следующей оценки Межправительственной группы экспертов по изменению климата, которая должна состояться в 2020 - 21 году.
Хорошим примером необходимых совместных проектов является «Great Antarctic Climate Hack»,который объединяет различные сообщества интересующихся антарктическим климатом и оценки эффективности моделей.

Спасибо за интерес к теме и вашу поддержку.

источник использованных изображений и переведённого материала


Comments 6


Это не только загадка для ученых, но и всем скоро пора будет задуматься о будущем нашей Земли. Без лдя нам придется очень туго.
Спасибо за интересную статью.

21.07.2017 16:08
0

Спасибо за коммент.

21.07.2017 16:11
0

Спасибо за интересную статью. Есть над чем задуматься

21.07.2017 16:13
0

Проблема таяния ледников носит глобальный характер. Важно отметить, что этот процесс ускоряется. Причина - нестабильное состояние экологии, вызванное, с одной стороны, загрязнением атмосферы выхлопными газами, с другой - засорением вод океанов отходами из сверхпрочного неразлагающегося пластика. Огромные мусорные "острова" из такого пластика сбивают подводные течения, меняя океаны. Это приводит к серьезным изменениям климата на планете. Данную проблему необходимо решать в ближайшие десятилетия, иначе последствия могут быть очень плачевными для всего человечества.

22.07.2017 08:05
0

Согласен с Вами. Но десятилетия - это неопределённый срок. Эту проблему нужно решать сегодня. Я так думаю.
И спасибо за комментарий.

23.07.2017 20:30
0