Наука | Калейдоскоп

Пришло время готовиться к освоению Антарктиды?

>

Картина Айвазовского “Ледяные горы в Антарктиде” 1870 год.

Обычно я пишу о глубоком космосе, но не смог пройти мимо темы Антарктиды. Это связано с тем, что этот малоисследованный континент стал в последние дни сюжетом интересных новостей. Тема Антарктиды по многим параметрам является очень близкой к теме космоса. Во-первых, исследование этого огромного труднодоступного континента проще всего с помощью космических аппаратов (в каждую местность полярника не отправить). Во-вторых, сложность колонизации этого удаленного и холодного места почти сравнима с колонизацией космоса.

Итак, в последние дни прошли сразу две разные новости от американского и европейского космических агентств о серьезных изменениях в динамике континентального оледенения Антарктиды.

Первая новость касалась анализа снимков радиолокационных спутников ERS-1 и ERS-2 за период между 1992 и 2011 годами, а также данных регулярных полетов картографических самолетов в рамках проекта IceBridge (ледяной мост). Основной целью исследования стали шельфовые ледники моря Амундсена. Где расположены это море можно посмотреть ниже:

Синим на этой карте выделены области шельфовых ледников, то есть ледники, которые плавают на поверхности океана.

Более детально эти примечательные шельфовые ледники моря Амундсена можно посмотреть на следующем видео:

Особым местом у любого шельфового ледника является линия заземления. Это граница, которая проходит между плавающей и сухопутной частью ледника. Линия заземления может изменяться, по причинам показанным на этом схематическом видео.

Измерения показали, что линия заземления ледника Pine Island с 1992 года по 2011 год отступила на 31 км вглубь континента, а соседнего ледника Thwaites на 14 км соответственно. Скорость отступления выросла на 77% после 1973 года. Также эти измерения показали, что и скорость движения шельфовых ледников также выросла:

Изменение скорости ледников за последние 40 лет. Красным выделены области, где скорость ледников выросла. Градация цвета характеризует величину изменений.

Вторая новость от европейских ученых концентрируется уже на всей Антарктиде, хотя она также тесно связана с первой новостью. В ней речь идет о подведение промежуточных итогов работы спутника Криостат-2 за 2010-2013 год. Этот космический аппарат за счет радиолокационных высотомеров измеряет с высокой точностью высоту (и соответственно толщину) морских и континентальных полярных льдов. Благодаря этому спутнику удалось создать точнейшую трехмерную карту 96% ледяного континента (кроме круга с радиусом 215 км вокруг Южного Полюса).

Многократные повторные измерения показали, что Антарктида в последние годы теряет в среднем 159 миллиарда тонн льда в год. Это на 31% больше, чем по более ранним измерениям за 2005-2011 годы. Распределение этих потерь по трем регионам дает следующие цифры: Восточная Антарктида практически стабильна -3 ± 36, Антарктический полуостров имеет тенденцию к уменьшению количества льда −23 ± 18, а Западная Антарктида имеет самые крупные потери льда в −134 ± 27 миллиардов тонн льда в год соответственно. Более наглядно это различие можно увидеть на карте:

И тут можно заметить самое интересное, что быстрее всего уменьшаются те же самые шельфовые ледники, что описываются в первой новости от NASA. Более детально эти регионы можно увидеть здесь. Наибольшая площадь оседания со скоростью более 1 метра в год наблюдается у ледника Pine Island, а также соседних Thwaites и Smith.

Конечно это уже не первые исследования показывающие уменьшение континентального оледенения в Антарктиде. Кроме радиолокационных спутников другим эффективным методом является измерения изменений гравитационного поля с помощью пары спутников GRACE. Эти спутники уже больше 10 лет (с 2002 года) измеряют гравитационное поле нашей планеты с очень большой точностью. К примеру, они способны обнаружить такие эффекты, как изменение массы грунтовых вод после сезонов засухи или дождей. Миссия стала насколько успешной, что в NASA решили запустить в 2016 году новые спутники, которые должны заменить старые спутники, которые в свою очередь сойдут с орбиты примерно к этому же времени. За первые 10 лет наблюдений спутники GRACE получили следующую картину таяния льдов Антарктиды:

Красный цвет обозначает наибольшую потерю льда (эквивалентную потерям двух метров льда в год) и также приходиться на побережье моря Амундсена. В углу заметен график динамики массы в отдельные месяцы десятилетия работы GRACE. По нему средняя потеря льда в Антарктиде составляет 90 миллиардов тонн льда в год или 0.9 триллиона за все 10 лет. Этот график достоит отдельного рассмотрения:

Как хорошо заметно на графике, в последние годы потери льда стали значительно расти. Другим наглядным примером этого ускорения потери льда служит компиляция карт потерь льда в отдельные годы:

Особенно ярко это проявляется на фоне все того же побережья моря Амундсена. Коричневая полоса сначала просто появляется, а затем стремительно расползается почти по всему побережью этого моря. Другое свежее исследование ускорения изменения динамика льда по данным GRACE можно увидеть здесь. Главный вывод, который можно сделать из этого исследования, является тот, что Восточная и Западная Антарктида находиться в противофазе. Если первая с ускорением прирастет льдом, то вторая наоборот с ускорением теряет лед, но уже в 2 раза больших объемах.

В общем, и гравитационные измерения показывают, что самый быстро изменяющийся регион в Антарктиде в последнем десятилетии является морем Амундсена.

К сожалению, сложно сказать, чем вызвано быстрое уменьшение ледников в этом районе Антарктиды. Одни говорят об изменение ветров, которые вызывают сильные волны, размывающие лед. Другие утверждают, о потепление океанской воды в этом районе. Третьи говорят о том, что таяние льдов в этом районе может иметь большие последствия в будущем. Эти опасения связаны со следующими аргументами. Антарктида состоит из двух крупнейших ледниковых щитов: Западного и Восточного:

Топографическая карта Антарктиды. Кругами отмечены полярные станции.

Западный щит не только меньше по размеру и высоте по сравнению с Восточным, но и радикально отличается по топографии дна под ледниками:

Топографическая карта Антарктиды без ледников.

Большая часть Западного щита лежит ниже уровня моря в отличие от Восточного щита. Если попытаться, найти на этой карте уже неоднократно упоминавшиеся ледники моря Амундсена, то можно заметить, что они находятся вблизи примечательного “пролива“. Отметим этот пролив на карте красным прямоугольником:

Более детально топографию этого пролива приводит NASA и в последней новости. Я также отметил "пролив" красным прямоугольником.

Топография дна ледников моря Амундсена. Зеленым цветом отмечены области, которые лежат выше уровня моря, коричневым ниже. Желтым цветом, отмечен уровень моря. Стрелками отмечено движение ледников.

Самым ближайшим ледником к этому проливу является ледник Pine Island. Конечно, абсолютно неизвестно, сколько понадобиться океану, что бы в случае продолжения бурного таяния выйти к этому проливу и начать подмывать изнутри весь Западный Щит. Выше я уже писал, линия заземления ледника Pine Island за период с 1992 года по 2011 год сместилась на 31 км вглубь континента. Одни ученые говорят, что такой процесс растянется на сотни лет. Другие говорят, что последний коллапс Западного Щита происходил 125 тысяч лет назад, во время прошлого потепления.

Кроме того у нас нет подробной информации об изменениях в динамике континентального льда до 2003 года, когда запустили спутники GRACE. Самые значительные известные события за более ранние годы связаны с шельфовыми ледниками Антарктического полуострова (наиболее хорошо изученной части континента). Детальное исследование по таким ледникам можно увидеть здесь. Там приведены оценки изменения площади этих ледников за последние 50 лет:

Если же смотреть эту динамику по отдельным годам, то можно заметить, что крупнейшие потери пришлись на 70 и 80-ые годы:

Кроме того в статье приводиться подробный анализ по каждому шельфовому леднику полуострова. Наиболее крупные потери связаны с шельфовыми ледниками Ларсен А и Ларсен B:

Их сосед, более крупный и южный шельфовый ледник Ларсен C тоже показывает признаки небольшого уменьшения.

В случае сохранения потепления, его называют следующим кандидатом для распада. Ларсен С занимает сейчас 4-5 место по общей площади среди всех шельфовых ледников Антарктиды:

Крупнейшие шельфовые ледники Антарктиды.

В дополнение остается сказать, что в прошлом году появилось еще одно исследование, которое изучает динамику уже всех шельфовых ледников континента с 2003 по 2008 год.

Все изложенные выше факты говорят, что с середины 20 века наблюдается значительное сокращение площади шельфовых и материковых ледников западного сектора континента. Пока сложно прогнозировать продолжиться ли этот процесс в будущем (и распространиться ли он на Восточный Щит), но очевидно, что есть значительная вероятность радикального изменения возможностей колонизации этого континента в ближайшие десятилетия. Аналогичный процесс сейчас развивается в Арктике, где в связи с потеплением климата и таянием льдов приарктические страны делят глубоководный шельф и разрабатывают проекты по добыче углеводородов.

Дополнительным препятствием для экономического освоения Антарктиды является международный договор, считающий территорию южнее 60 градусов южной широты общей, под управлением всех 46 стран, подписавших этот договор. С другой стороны никто не мешает выйти из этого договора и предпринять попытку территориальных претензий на отдельные участки континента. Так совсем недавно Австралия заявила, что претендует на 42% территории континента. Чтобы было проще обосновать свои претензии, эта южная страна собирается построить новый ледокол к 2019 году. В общем же территориальные претензии на Антарктиду выглядят пока следующим образом:

России в этом списке, к сожалению пока нет. Но очевидно, что наша страна имеет очень большие шансы получить свой кусок антарктического пирога. Во-первых, именно российские мореплаватели первыми в 1820 году открыли Антарктиду. Это фактически дает историческое право на владение всем континентом. Во-вторых, Россия имеет постоянное присутствие в этом регионе:

И наконец, в третьих у России самый мощный ледокольный флот в мире, который крайне необходим для колонизации Антарктиды в условиях большого количества плавающего льда вокруг континента. В будущем это положение сохраниться. К примеру, в последние годы ведется разработка новых мощнейших атомных ледоколов проекта ЛК-60Я и ЛК-110Я. Эти ледоколы будет значительно крупнее и мощнее, чем любые построенные ранее, и способны на круглогодичную проводку крупных судов Северным Морским Путем.

Художественное изображение будущего ледокола ЛК-60Я.

Впрочем, и сейчас уже наши атомные ледоколы пересекают по самому толстому морскому льду (в конце зимы) почти всю Арктику. К примеру, прошлой весной маршрут российского ледокола с целью досрочной эвакуации станции Северный полюс-40 прошел через Центральную Арктику почти до самой Канады, где обычно преобладают многолетние льды толщиной в 2-5 метров.

Операция Арктика-2013. Красная линия показывает движение атомного ледокола 50 лет Победы к полярной станции с целью ее эвакуации. Синяя линия это начало пути возвращения ледокола.

Северный полюс-40 была, возможно, последней постоянной дрейфующей станцией в Арктике. Осенью 2012 года было принято решение о прекращение создания подобных станций по причине резкого сокращения многолетних морских льдов в Центральной Арктике. Это значит, что скоро ученых на льду могут и там заменить буровики и нефтяники. А следом после экономического освоения Центральной Арктики последует освоение огромных кладовых южного континента…

Источник: http://za-neptunie.livejournal.com/12549.html