Как ледники Гренландии влияют на уровень Мирового океана

Как континентальный лед меняет объем Мирового океана

Гренландский ледяной щит занимает площадь около 1,7 миллиона квадратных километров, а его толщина в центральной части превышает 3 километра. Это второй по величине резервуар пресной воды на планете после Антарктиды. Весь этот колоссальный объем льда лежит на твердой поверхности суши, изолированно от морских вод.

Когда ледник тает, вода стекает по речным руслам и ледяным каньонам прямиком в океан. В физическом смысле это равносильно доливанию воды в наполненную ванну из внешнего источника. Океанический бассейн получает дополнительную массу, которая перераспределяется по всей планете, вызывая постепенный подъем береговой линии.

Два пути потери ледовой массы

Гренландия теряет вещество двумя принципиально разными путями, каждый из которых вносит сопоставимый вклад в общий подъем уровня океана.

Первый путь называют поверхностным таянием. Летом температура воздуха над островом поднимается выше нуля градусов, и верхний слой снега превращается в воду. Часть этой влаги замерзает обратно внутри фирнового слоя, но значительная масса стекает через разломы к кромке ледника и уходит в море. За последние три десятилетия зона летнего плавления поднялась на высоты более двух тысяч метров над уровнем моря, где раньше таяние фиксировалось крайне редко.

Второй путь представляет собой динамический сброс льда, когда выводные ледники сползают во фьорды и откалывают айсберги. Скорость движения некоторых ледников, таких как Сермек-Куяллек (Якобсхавн) на западном побережье, в отдельные периоды превышает 40 метров в сутки. Вода, просачивающаяся с поверхности через вертикальные ледяные колодцы — мулены, достигает коренного ложа. Там она играет роль смазки, снижает силу трения между скальной породой и подошвой ледника, ускоряя его движение в сторону океана.

Петля самоподдерживающегося таяния и альбедо

Процесс потери льда Гренландией ускоряется из-за механизма положительной обратной связи, связанного с отражательной способностью поверхности — альбедо. Свежий сухой снег отражает обратно в космос до 85-90 процентов падающего солнечного излучения, поэтому ледник практически не нагревается солнцем.

При потеплении верхний слой снега увлажняется и начинает поглощать больше тепла. Затем на поверхность выходят слои старого льда, загрязненные минеральной пылью, сажей от лесных пожаров и микроскопическими криофильными водорослями. Отражательная способность такого потемневшего льда падает до 40-50 процентов. Поверхность начинает поглощать в разы больше солнечной энергии, что вызывает еще более интенсивное таяние.

Вдобавок работает высотный фактор. По мере таяния ледниковый щит становится тоньше, его поверхность физически опускается в более низкие и теплые слои атмосферы. В результате лед оказывается в зоне еще более высоких температур, провоцируя дальнейшее разрушение.

Как ученые измеряют потерю льда

Оценку массы гренландского льда ведут с помощью спутниковой гравиметрии и радарной альтиметрии. С 2002 года ключевую роль в этих измерениях играют спутниковые миссии GRACE и GRACE-Follow-On. Два спутника летят друг за другом по орбите на расстоянии около 220 километров, измеряя дистанцию между собой с микронной точностью.

Пролетая над массивным объектом, первый спутник слегка ускоряется под действием его гравитации, а затем ускоряется второй. Когда Гренландия теряет миллиарды тонн льда, ее гравитационное поле слегка слабеет. Анализируя микроколебания дистанции между спутниками, исследователи вычисляют ежемесячные изменения массы острова с точностью до нескольких миллиардов тонн.

Данные за период с начала 2000-х годов подтверждают устойчивую тенденцию. Остров ежегодно теряет в среднем около 270 гигатонн льда. Каждые 360 гигатонн пресной воды, добавленные в Мировой океан, эквивалентны подъему глобального уровня моря ровно на один миллиметр.

Гравитационный парадокс и неравномерность подъема воды

Подъем уровня океана происходит неравномерно по земному шару. Гренландский ледяной массив обладает огромной гравитацией и притягивает к себе окружающие океанические воды. Вблизи берегов Гренландии уровень моря сейчас немного выше, чем был бы без присутствия этой гигантской массы льда.

По мере исчезновения ледникового щита его гравитационное притяжение ослабевает. Освобожденная вода устремляется в сторону экватора и Южного полушария. Вблизи самой Гренландии, у берегов Исландии и северной части Норвегии уровень моря может остаться почти неизменным или даже слегка понизиться. Максимальный подъем воды, превышающий среднемировые значения на 15-20 процентов, придется на тропические острова в Тихом и Индийском океанах, а также на восточное побережье Южной Америки.

Опреснение океана и замедление течений

Влияние Гренландии на Мировой океан измеряется не только объемом добавленной воды, но и ее соленостью. Талая ледниковая вода совершенно пресная, а ее плотность существенно ниже плотности морской соленой воды.

Северная Атлантика является двигателем глобального океанического конвейера — Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (АМОЦ), частью которой считается система Гольфстрима. Теплые соленые воды приходят с юга, охлаждаются в приполярных широтах, становятся плотными и тяжелыми, после чего опускаются на глубину и текут обратно на юг. Приток огромных объемов легкой пресной воды с гренландских ледников препятствует этому погружению, ослабляя циркуляцию течений. Такое замедление меняет траектории штормов, режим осадков в Европе и усиливает подъем уровня моря вдоль восточного побережья Северной Америки.

Прогнозы до конца двадцать первого века

По расчетам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), к 2100 году таяние Гренландии добавит к общему уровню океана от 8 до 27 сантиметров в зависимости от сценария антропогенных выбросов парниковых газов. В совокупности с таянием ледников Антарктиды, горных ледниковых систем и тепловым расширением нагревающейся воды общий подъем Мирового океана к концу века может составить от 40 сантиметров до одного метра.

Даже подъем на несколько десятков сантиметров влечет масштабные географические последствия:

• Во время штормов и приливов нагонные волны проникают глубже вглубь суши, разрушая защитные дамбы и портовые сооружения.
• Морская вода фильтруется в прибрежные водоносные горизонты, вызывая засоление источников питьевой воды и сельскохозяйственных земель.
• Ускоряется разрушение песчаных кос, пляжей и дельтовых областей крупных рек вроде Нила, Ганга и Меконга.
• Прибрежные низменности и густонаселенные атоллы сталкиваются с регулярными подтоплениями во время сезонных приливов.