Изменение климата и таяние арктических льдов

В течение ряда последних десятилетий температура припо­верхностного слоя атмосферы в Арктике повышалась примерно в два раза быстрее по сравнению с глобальным уровнем потепле­ния.

В процессе обсуждения происходящих явлений некоторые спе­циалисты высказывают точку зрения, согласно которой Арктиче­ский регион находится на начальном этапе перемен, порождаемых значительным поступлением в атмосферу парниковых газов антро­погенного происхождения. Такое заключение основывается на до­вольно низком уровне проявления влияния парниковых газов в мо­делях, описывающих природные процессы в ХХ и начале XXI в.

Недавнее потепление в Арктике, являющееся одним из наибо­лее значительных за период наблюдений и относящееся к 80-м годам ХХ в., составляет примерно 1°С в десятилетие. Оно фикси­руется в зимне-весенний период, оставаясь практически осенью. Его проявления чаще отмечаются на территории северной части Евразии (преимущественно в азиатской части) и северо-западной части Северной Америки. В этих регионах в течение последних не­скольких десятилетий особенно заметны (в сравнении с другими регионами планеты) признаки потепления.

Имеются данные относительно происходившего в течение по­следних 100 лет увеличения количества осадков в Арктике. Однако уровень прироста осадков крайне мал, составляя около 1% за деся­тилетие.

Процесс повышения приповерхностной температуры в Арк­тике уже обусловил сокращение территории распространения ледников на суше и морских льдов, периода стояния льда на реках и озерах на территории практически всей Субарктики, начавшее­ся в 80-х годах ХХ в. таяние многолетней мерзлоты.

Произошедшие изменения в составе растительных сообществ фиксируются в североамериканском секторе Арктики и других местах.

Многие виды, населяющие полярные и приполярные регио­ны, адаптированы к обитанию в жестких условиях низких темпе­ратур и ограниченности солнечного света, что обусловливает их повышенную уязвимость к последствиям изменения климата. Это снижает их конкурентные способности в отношениях с потенци­альными мигрантами из регионов с более мягкими условиями сре­ды обитания. Другим видам требуются особые условия обитания, например, наличие зимнего снежного покрова. Растения и живот­ные в полярных районах чувствительны к воздействию вредите­лей и паразитов, которые быстрее размножаются в более теплых и влажных условиях. Следует принимать во внимание и то, что мно­гие наземные полярные экосистемы уязвимы ввиду низкого видо­вого богатства. Потеря же ключевых видов (например, леммингов) способна вызвать каскадный эффект гибели всей экосистемы.

В Северной Фенноскандии к настоящему времени популяцион­ные циклы мышевидных грызунов и леммингов стали существенно сглаженными по сравнению с 80-ми годами ХХ в.⁵ Предположи­тельно, это происходит в результате снижения весенних пиков их численности и плотности расселения, что в свою очередь связа­но с низкой выживаемостью в зимний период за счет изменений в снежном покрове.

Весьма заметно сократилась численность песцов и рогатого жа­воронка, в то время как отмечается продвижение в северном на­правлении лосей, лисицы, некоторых южных видов птиц. Однако надо указать, что конкретная роль изменения климатических усло­вий в перечисленных процессах неизвестна.

В противоположность этому численность размножающихся в Арктике гусей, все активнее кормящихся в зимний период на по­лях с возделываемыми или неубранными зерновыми культурами в Европе и Северной Америке, увеличивается в геометрической прогрессии.

В некоторых местах популяции таких жизненно важных для местного населения животных, как северные олени, сокращают­ся. Это происходит преимущественно в силу действия социальных и культурных факторов, хотя изменение климатических условий также оказывает воздействие на популяции. Образование ледяной корки в теплые зимы, которая ограничивает доступ к раститель­ности, воздействовало на некоторые популяции северного оленя и овцебыка.

Накапливаются данные относительно происходящих измене­ний растительного покрова. Аэрофотосъемка показывает расши­рение зарослей кустарников на 70% в 200 местах на Аляске. Вдоль границы распространения арктических и субарктических типов растительности отмечается продвижение лесов в северном направ­лении примерно на 10 км.

В последнее время появились свидетельства увеличения про­должительности вегетационного периода и продуктивности расти­тельных сообществ. Анализ спутниковых данных указывает на уве­личение продолжительности вегетационного периода на Аляске на 3 дня за 10 лет; в Северной Евразии на 1 день за 10 лет.

Некоторые моря Арктики и Субарктики относятся к числу наи­более продуктивных регионов мира. В них вылавливается около 7 млн т рыбы в год, что приносит доход до 15 млрд долл. в год. Ре­зультаты проведенных исследований показывают, что рост темпе­ратуры поверхностных слоев вод Северо-Восточной Атлантики со­провождается увеличением численности наиболее крупных видов в холодных регионах, при одновременном сокращении их предста­вительства в более теплых регионах.

Многолетней (вечной) мерзлотой называют приповерхностные грунты, имеющие температуру 0°С и ниже, сохраняющиеся в тече­ние двух или более лет, распространенные в Арктике, Субарктике, высокогорных регионах и некоторых незначительных по площади, лишенных постоянного ледового покрова частях Антарктиды.

Результаты наблюдений за многолетней мерзлотой свидетель­ствуют о том, что ее температура за последние 50 лет заметно по­высилась. Быстрое потепление происходило на Аляске, в Канаде, в Европе и в Сибири.

Прогнозируется, что в перспективе изменение климата в Аркти­ке обусловит появление ряда последствий глобального характера.

К числу важнейших из них относится:

— изменение отражающей способности снега, льда и расти­тельного покрова. При этом следует учитывать, что отра­жающая способность снега, льда и растительного покрова играет определяющую роль в формировании глобального климата за счет альбедо (отражения) и поглощения прихо­дящего на землю солнечного излучения разными типами подстилающей поверхности;

— сокращение ледников в горах и ледяного покрова суши, из­менение речного стока, повышение уровня океанов и изме­нение циркуляции в морях и океанах. Между тем, сокраще­ние ледников в Арктике и ускорение таяния краев ледяного панциря Гренландии (вместе с наблюдаемым увеличением речного стока в регионе) являются важнейшим фактором, влияющим на объемы поступления пресных вод в Северный Ледовитый океан. Развитие данных процессов может ока­зать влияние на глобальную систему океанических течений;

— проявления нестабильности углеродного круговорота в Арктике. Вероятно, что увеличение эмиссии парниковых газов, освобождающихся в процессе таяния многолетней мерзлоты, приведет к активизации процесса изменения климата. Однако важно учитывать, в каком виде газы будут попадать в атмосферу — в виде двуокиси углерода (СО2) или в виде метана (СН4), поскольку на молекулярном уров­не активность метана в процессе влияния на климат в 20 раз выше по сравнению с двуокисью углерода;

— изменение характера миграции живых организмов. Виды животных и птиц, ежегодно мигрирующие на летний сезон из более низких (умеренных) широт в приполярные реги­оны, находятся в зависимости от специфических сущест­вующих в полярных широтах условий. Изменение этих условий окажет воздействие на сложившиеся сообщества живых организмов и пищевые цепи далеко за пределами полярных регионов.

— в зоне арктического континентального шельфа в осадочных породах содержится значительное количество гидратов ме­тана. В случае потепления эти запасы метана и других пар­никовых газов могут поступить в атмосферу, усилив про­цесс изменения климата⁶.

Что касается непосредственно Арктического региона, то здесь также ожидаются значительные перемены.

Так, согласно имеющимся оценкам, к 2100 г. усредненные уров­ни потепления в Арктике, в зависимости от применяемой модели и рассматриваемого сценария, составят от 2° до 9°С. Наиболее за­метное потепление произойдет в осенне-зимний период над ли­шенными льда областями приполярных океанов. Над территорией суши прогнозируются меньшие сезонные колебания температур.

В течение XXI в. в регионе произойдет глобальное увеличение количества осадков на 10 — 20%. При этом сезонность и простран­ственное распространение осадков в результатах различных моде­лей варьирует. Пропорция снега и дождя в выпадающих осадках в результате потепления климата также изменится. Это повлияет на гидрологический режим поверхностных водотоков, наземные экосистемы и структуру снежного покрова. Доля дождя по отноше­нию к доле снега особенно увеличится в тех регионах Субарктики и в те сезоны, когда температура атмосферы приближается к точке замерзания (0°С).

Разница между количеством осадков и испарением, которая в многолетнем масштабе эквивалентна речному стоку, в течение XXI в. также предположительно будет возрастать. К 2080 г. ожида­ется увеличение речного стока на 10 — 30%. Наибольшее увеличе­ние стока прогнозируется для бассейна реки Лена.

Последние исследования прогнозируют сокращение средней многолетней площади распространения плавучих льдов в Аркти­ке к 2080 — 2100 гг. на 22 — 33%. Сокращение ареала плавучих льдов в Арктике приведет к изменению увлажнения северных прибреж­ных регионов, что окажет влияние на скорость фрагментации лед­ников.

Продолжающееся сокращение (таяние) арктических ледни­ков окажет влияние на уровень Мирового океана. Можно ожи­дать увеличения мощности ледникового щита Гренландии за счет возросшего количества осадков при одновременном сокращении и истончении береговой части ледников в ответ на усиление лет­него таяния и ускорение стока многих приморских ледников. В то же время анализ имеющихся данных позволяет предположить, что в целом будет происходить сокращение массы ледникового щита.

В связи с ожидаемым изменением климата в Арктике особое значение приобретает проблема таяния многолетней мерзлоты, поскольку данный процесс способен оказать негативное влияние на состояние инфраструктуры, возведенной на мерзлых грунтах, а также воздействовать на эмиссию парниковых газов. Согласно имеющимся прогнозам, в XXI в. следует ожидать сокращения аре­ала многолетней мерзлоты. Результаты моделирования процессов свидетельствуют о том, что Северное полушарие к середине XXI в. потеряет от 20 до 35% многолетней мерзлоты — преимуществен­но за счет ее таяния вдоль южной границы распространения, где мерзлота имеется лишь местами; но также следует ожидать сокра­щения ее ареала в местах многолетнего залегания.

Прогнозируемое увеличение глубины оттаивания мерзлоты будет неодинаковым в различных районах Арктики. Но в течение трех ближайших десятилетий можно ожидать увеличения глубины сезонного оттаивания многолетней мерзлоты на 10—15%; к середи­не XXI в. эта величина может возрасти до 15 — 25% (до 50% и более в некоторых местах); а к 2080 г. — до 30 — 50% и более в пределах всего ареала многолетней мерзлоты.

Часть пресноводных систем Арктики целиком находится в пре­делах региона, другие получают питание из регионов, располага­ющихся южнее. Из числа последних пять речных систем входят в число крупнейших мировых водостоков, обеспечивающих дви­жение вод, перенос тепла, осадков, питательных веществ, транс­порт биологических видов и загрязняющих веществ из других ре­гионов в Арктику. Любые перемены в масштабах всего бассейна этих речных систем приведут к значительным воздействиям на Арктический регион.

Для этих речных систем наиболее вероятным последствием из­менения климата станет изменение режима стока — произойдет его увеличение в зимний период и сокращение в летний, что будет способствовать росту сезонной изменчивости. Для таких крупных северных российских рек, как Обь и Енисей, уже отмечены сезон­ные изменения режима со снижением зимнего стока, что считает­ся результатом климатических изменений. С другой стороны, зим­ний сток еще одной крупной северной реки — Лены увеличился в результате потепления и увеличения осадков.

Поскольку реки Арктики являются основным источником по­ступления пресных вод в систему как самого Северного Ледови­того океана, так и Северной Атлантики, изменение объемов пре­сноводного стока способно оказать влияние на глубоководную циркуляцию. Согласно имеющимся сценариям изменения клима­та, под влиянием роста концентрации парниковых газов в атмос­фере, к концу XXI в. годовой речной сток в бассейне Северного Ледовитого океана увеличится на 10 — 30%. Дополнительным источ­ником поступления пресных вод станет таяние ледников и ледяных щитов, преимущественно в Гренландии.

Предсказывается сокращение ледового покрова рек и озер под влиянием происходящего потепления, что отразится как на тер­мальных процессах в водоемах, так и на качественном и количе­ственном составе местных пресноводных экосистем. Это увеличит силу и продолжительность наводнений за счет возникновения ле­дяных заторов.

Ожидаемые изменения в состоянии многолетней мерзлоты, растительного покрова и объемов речного стока могут оказать за­метное воздействие на морфологию рек, дестабилизируя берега, увеличивая эрозию речного ложа и перенос осадков. Геологиче­ские исследования и результаты моделирования указывают на воз­можное увеличение риска наводнений — особенно в период оттаи­вания многолетней мерзлоты.

Изменения в гидрологии Арктики могут оказать влияние на содержание загрязняющих веществ (таких как стойкие органиче­ские соединения и ртуть), которые попадут в арктические водные системы благодаря процессам смены или недостатку растворя­ющих веществ.

Предполагаемое изменение в режиме речного стока и в ледо­вом режиме пресноводных водоемов, в сезонном и многолетнем водном балансе, в температурных характеристиках приведет к из­менению в биоразнообразии и продуктивности пресноводных сис­тем. Заметные перемены ожидаются в плотности популяций и гео­графическом распространении водных организмов — в первую очередь рыб⁷.