Арктика и Антарктика в климатичните промени APuZ
Полярните региони са една от най-важните системи за ранно предупреждение в глобалната климатична система. Промените там ще имат осезаем ефект върху климата, геополитиката и екосистемите в целия свят.
Въведение
Септември 1912 г., северно крайбрежие на Шпицберген: „Седим тук като в капан за мишки; в залива има пространство с безплатна вода, но изходът е блокиран от лед шок от тази или онази посока. "[1]
95 години по-късно, същото време на годината, същото място: никъде няма следа от лед. Просто отворена вода, леко разплитащи се вълни, лек дъжд. Сезонът на топене в Арктика приключи на 16 септември 2007 г., през който морският лед се разшири до 4,3 милиона квадратни километра - почти наполовина по-малко лед, отколкото през 50-те години, и около 1,4 милиона квадратни километра по-малко в сравнение с предходната година. Подобно намаляване на морския лед с четири пъти по-голяма площ от Германия в рамките на една година не се наблюдава дори при най-песимистичните изчисления на модела за Междуправителствената комисия по изменение на климата. [2] The New York Times съобщава, че Северният ледовит океан може да бъде без лед още през лятото на 2013 г. В Германия фокусът се измести върху въпроса дали роднините на Кнут имаха шанс за оцеляване в дивата природа. [3]
До каква степен подобни прогнози плашат, какво е научно доказано? Какво влияние оказват хората върху промените в арктическата климатична система, какви геополитически, екологични и хуманитарни ефекти биха могли да имат? И защо промените във високите ширини са от решаващо значение за нас в Централна Европа?
Тези въпроси ще бъдат разгледани по-подробно тук. [4] Първо, ролята на полярните региони в климатичната система на Земята трябва да бъде разгледана по-подробно. Те са от много по-голямо значение за климата на нашата планета, отколкото предполага тяхното отдалечено местоположение: Цикълът на ледниковата епоха е много вероятно да бъде сериозно повлиян от климатичните процеси в полярните региони, а височината на морското равнище е пряко свързана с количеството лед в полярната земя Заедно с прясна вода, някои от основните механизми за контрол на глобалната океанска циркулация са на високи географски ширини. Полярните региони формират своеобразна система за ранно предупреждение за климата на Земята; климатичните промени тук водят до промени много по-рано и по-силно, отколкото например в умерените географски ширини или в тропиците.
Това се дължи предимно на редица механизми, чрез които промените в полярната климатична система се засилват (положителна обратна връзка) или отслабват (отрицателна обратна връзка) изменението на климата. Някои от тези механизми за обратна връзка все още са слабо разбрани, което се счита за основната причина, поради която промените в климата в полярните региони са изключително трудни за предвиждане и в момента са много по-бързи от прогнозираните от климатичните модели - с възможни глобални ефекти. [5]
Повишаване на морското равнище
Вероятно най-очевидно е влиянието на полярните региони върху височината на морското равнище. По време на последната ледникова епоха преди почти 10 000 години, много повече вода трябваше да кацне под формата на ледници, отколкото е днес, така че морското равнище беше около 120 метра под днешното ниво. Отстъплението на тези ледници поради бързото затопляне на високите географски ширини в края на Ледниковата ера доведе до повишаване на морското равнище от един до четири сантиметра годишно, което беше завършено до голяма степен преди почти 2000 години. [6] Повишаването на морското равнище от почти 18 сантиметра през 20-ти век, което е било около десет пъти по-бързо от предишните векове, е причинено главно от затоплянето на океаните и свързаното с това разширяване на морската вода; приносът от топенето на ледника и вътрешния лед вероятно е бил сравнително малък досега. [7]
Океанска циркулация
Евентуален спад в полярните ледени шапки не само оказва влияние върху морското равнище, но също така може да има траен ефект върху глобалната океанска циркулация. Например, Европа сега се възползва от факта, че големи количества топлина се транспортират от екватора към Европа в океана със северния клон на Гълфстрийм, така нареченото Северноатлантическо течение. Този транспорт на топлина допринася за факта, че в Западна Европа е значително по-топло, отколкото на същата географска ширина на западния бряг на Северна Америка.
Северноатлантическото течение се задвижва, наред с други неща, от потъващата маса вода край източния бряг на Гренландия: Тук океанската вода се е охладила толкова много чрез контакта си със студената атмосфера, че става по-тежка от водата отдолу и пада в дълбините като в гигантски асансьор за да се върнем на юг близо до дъното на океана. В резултат на това потъващо движение водата се „засмуква“ от юг на повърхността, което обяснява настоящата сила на Северноатлантическото течение.
Само в полярните региони океанската вода може да се охлади толкова много при контакт със студената атмосфера, че да стане достатъчно тежка, за да потъне до дъното на океана. С това мащабно потъване, което е от централно значение за глобалната океанска циркулация, не само водата се транспортира надолу в дълбоките води, но и въглеродният диоксид, разтворен във водата: Около половината от емитирания от хората CO2 в момента все още се абсорбира от океаните. Потъващите водни маси транспортират част от разтворения газ в дълбините на океаните, където от една страна вече не може да развие никакъв пряк парников ефект, но от друга страна допринася за подкисляването на океаните. Ако потъващото движение на морската вода в полярните райони отслабне, в бъдеще от атмосферата в океаните може да се отдели по-малко въглероден диоксид. Това би ускорило покачването на атмосферната концентрация на CO2. [10]
Този ефект противоречи поне отчасти на факта, че намаляването на морския лед би довело до по-голяма площ от открити води в Северния ледовит океан, които биха могли да абсорбират въглероден диоксид от атмосферата. Кой от тези два ефекта ще бъде по-важен в краткосрочен план при по-топъл климат е спорен въпрос. В дългосрочен план, поради настъпването на насищане и затопляне на водата, поглъщането на CO2 от океаните в полярните региони е по-вероятно да намалее - друг пример за „положителна обратна връзка“, която засилва изменението на климата.
Отзиви за ледено албедо
На сушата също намаляването на площите, покрити със сняг или ледник, води до положителна обратна връзка, тъй като освободената земя може ефективно да абсорбира слънчевата радиация и чрез нейното затопляне да допринесе за по-нататъшното намаляване на площта на сняг или лед. Оттук и страхът, че ако се превиши критичната граница на свободна от лед земя в Гренландия, по-нататъшното топене на вътрешния лед едва ли може да бъде спряно: Следователно евентуално само кратка фаза на затопляне може да бъде достатъчна, за да наложи необратимо вековен процес на топене на вътрешния лед.
Вечна замръзналост и сухоземна растителност
Сухоземните области на полярните региони, които не са под лед, също играят важна роля в климатичната система на Земята и тук също промените могат да доведат до ефекти на обратна връзка с глобални ефекти. Огромни количества въглерод са свързани във вечния лед на арктическата земя. Най-горният слой на тези почви вече се размразява през лятото, като свързаният въглерод се освобождава частично под формата на метан и въглероден диоксид. В бъдеще се очаква глобалното затопляне да увеличи дълбочината на топене и по този начин намаляване на вечната замръзналост в Арктика. Поради отделянето на въглерод, все още свързан в тези почви, концентрацията на парникови газове в атмосферата също ще се увеличи, което може да доведе до по-нататъшно намаляване на вечната замръзналост поради увеличеното затопляне, причинено от това - отново положителна обратна връзка. През последните тридесет години беше измерено затопляне на цяла Арктика на вечната слана от около един до два градуса по Целзий на дълбочина 20 метра. [11]
Значителни промени са наблюдавани и в арктическата сухоземна растителност. Сателитните измервания показват, че растителността на тундрата в Северна Америка е станала „по-зелена“ през последните две десетилетия, което показва по-голямо разпространение на храстите. За разлика от тях северните гори, които се считат за най-голямата естествена горска площ на земята след обширното унищожаване на тропическите гори, са по-малко зелени в Америка, отколкото преди, особено през последните десет години. Това показва стрес върху дърветата от нарастващата суша и горските пожари. [12]
В по-топъл климат, бореалната (северната) гора вероятно ще се разпространи по-на север, отделяйки атмосферния въглерод. Това представлява смекчаващ ефект на „отрицателна обратна връзка“, който потенциално може да забави глобалното затопляне. Последните изчисления на модела обаче показват, че потъмняването на земната повърхност, което би причинило разпространението на горите, също би поело толкова много допълнителна слънчева светлина, че нетният ефект от увеличаването на горските площи в далечния север би бил по-голямо затопляне на земния климат. Освен това рискът от горски пожари в Арктика може да се удвои в някои региони през следващите няколко десетилетия, което може да доведе до отделянето на значителни количества въглероден диоксид.
Последици отвъд изменението на климата
Предстоящото увеличение на корабоплаването в Арктика се разглежда с безпокойство от природозащитниците, тъй като разливите от петрол могат да имат далеч по-далечни последици на високи географски ширини, отколкото в по-топлите региони. Дори 14 години след инцидента с петролния танкер "Exxon-Valdez" край Аляска, учените откриват значителни количества петрол на засегнатите плажове, което продължава да представлява заплаха за животните, живеещи там. [13] В случай на инцидент в близост до леда на пакета, значителни количества петрол се съхраняват в морския лед и се транспортират до отдалечени райони с ледоноса. Очаква се също така замърсяването на въздуха в Арктика да се увеличи рязко от корабоплаването. [14]
Намаляването на морския лед има трайно въздействие върху много от коренните народи, живеещи в Арктика. Те зависят от наличието на морски лед, за да могат да запазят традиционния си начин на живот и по този начин културната си идентичност. С намаляването на традиционните ловни райони по морския лед, инуитите биха могли да се фокусират все повече върху риболова в бъдеще и по този начин да запазят известна степен на независимост дори при по-топъл климат. Степента на адаптивност обаче зависи в голяма степен от скоростта, с която ще настъпят възможни промени. Това се отнася и за шансовете за оцеляване на животински видове като пръстеновидния тюлен и полярна мечка, чийто жизнен цикъл е адаптиран към наличието на морски лед. С настоящите темпове на изменение на климата в Арктика изглежда съмнително дали тези животински видове могат да променят поведението си достатъчно бързо, за да оцелеят в Арктика без лед през лятото.
Класификация на най-новите промени
От 1990 г. средната температура в Арктика винаги е била над средната температура от миналия век, с нарастваща тенденция. През 2005 г. средната температура на Арктика беше с два градуса по Целзий над средната продължителна продължителност и наблюдаваното затопляне в Арктика през последните няколко десетилетия беше приблизително два пъти по-високо от измереното глобално затопляне. Във връзка с подобни тенденции възниква въпросът до каква степен те се причиняват от хората, тъй като например около 1940 г. температурите в Арктика са с 1,5 градуса над средната температура на 20-ти век.
Подробен анализ разкрива големи качествени разлики между този по-ранен и днешния топъл период. Затоплянето в средата на миналия век имаше много по-регионален характер, отколкото днес, което засяга цялата Арктика. Климатичните симулации категорично предполагат, че периодът на затопляне през 30-те и 40-те години е причинен предимно от естествените промени в слънчевата радиация. За разлика от това, днешното затопляне може да бъде симулирано само от климатични модели, ако в изчисленията се вземе предвид антропогенното увеличение на концентрациите на парникови газове. За по-оптимистичен сценарий на емисиите („IPCC-B2 сценарий“) климатичните модели предвиждат затопляне на Арктика с четири до шест градуса до края на този век, при което през зимата в някои региони се прогнозира затопляне от над десет градуса. [15 ] В новата геоложка история подобно повишаване на температурата в рамките на един век далеч надхвърля естествените колебания.
Размерът на морския лед също е обект на естествени колебания. Преобладаващите вятърни системи оказват силно влияние върху количеството лед, изнасяно от Арктика. Тези преобладаващи вятърни системи се описват от така наречения индекс NAO („Северноатлантически индекс на трептенията“). В миналото по-положителният индекс на NAO доведе до по-силни бури в Арктика и по този начин до увеличен износ на лед и намаляване на ледовете през лятото. Индексът на NAO е по-малко положителен от средата на 90-те години, но степента на леда продължава да намалява. През последните години опитите за обяснение на ледения спад по отношение на естествената променливост често достигат своите граници.
Когато се разглеждат шансовете за оцеляване на полярните мечки, понякога се отбелязва, че те биха оцелели по-ранните топли периоди от земния климат без никакви проблеми, в противен случай те биха изчезнали междувременно. Това пренебрегва факта, че полярните мечки са много млад вид, който се е отделил от гризли само преди около 200 000 години. Оттогава Арктика е постоянно покрита с морски лед, както се вижда от изследването на седиментните ядра на дъното на океана. [16] До каква степен полярната мечка ще оцелее в дивата природа остава под въпрос - в края на краищата моделните изчисления на Световния доклад за климата прогнозират, че спадът в арктическия морски лед ще продължи. [17] В момента все още има голяма несигурност при оценката на момента, в който Северният ледовит океан може да бъде практически без лед през лятото. В зависимост от развитието на бъдещите емисии на парникови газове този момент във времето вече може да бъде достигнат през 2030 г. и ако тазгодишното намаляване продължи дори значително по-рано. Консервативните изчисления на модела не прогнозират незаледен Арктически океан през лятото за „среден“ сценарий на емисии на Междуправителствения панел за изменение на климата („IPCC-A1B сценарий“).
Заключителни бележки
Нарастващите ни познания за това как работи глобалната климатична система показват, че полярните региони могат да се разглеждат едновременно като система за ранно предупреждение и като климатичен регулатор за нашата планета. Промените, които се очакват в тези региони поради изменението на климата, ще имат не само местни, но и глобални последици, главно защото промените в полярните региони могат да допринесат значително за увеличаване на глобалното затопляне и неговите последици.
Намаляването на арктическия морски лед, което само за няколко десетилетия може да доведе до Арктически океан, практически без лед през лятото, ще има не само сериозни климатични ефекти, но и ще доведе до значителни промени в арктическата екосистема и ще повдигне множество геополитически въпроси. Промените в гренландския и антарктически вътрешен лед имат пряко въздействие върху морското равнище и биха могли значително да допринесат за неговото покачване в бъдеще. Глобалната океанска циркулация и по този начин количеството топлина, транспортирано до Европа от Северноатлантическото течение също зависи пряко от процесите на високи географски ширини.
„Страшните съмнения не позволяват да възникне твърда увереност“, се казва в дневника, цитиран в началото. Но може би значителните промени, наблюдавани в арктическата климатична система, в крайна сметка ще се окажат късмет: Може би те ще покажат на световната общност възможните ефекти от изменението на климата толкова ясно, че тя най-накрая ще реши да предприеме ефективни мерки за защита на климата. Така че също има шанс високите географски ширини да запазят част от своята мистика в бъдеще.