Ледники Гренландии стали таять быстрее, чем прежде. Ежегодно около 250 миллиардов тонн гренландского льда превращается в воду, которая стекает в Атлантический океан. Оценить масштаб этого явления позволили регулярные наблюдения за массой ледового покрова острова, проводимые с 2002 года при помощи двух искусственных спутников, расстояние между которыми меняется в зависимости от аномалий гравитации.

Примерно 10% всего льда на поверхности нашей планеты сосредоточены в Гренландии. Масса этой ледовой шапки, второй по мощности после Антарктиды, оценивается в 2,5 млн куб. километров. Если весь лед Гренландии растает, это приведет к повышению уровня Мирового океана на 7 метров. В последнее время состояние гренландских ледников стало объектом особого внимания, поскольку стало ясно, что если они начнут быстро таять (а в условиях наблюдаемого потепления климата это становится реальностью), то огромная масса пресной воды, поступившая в северную часть Атлантического океана, может остановить «конвейер Брокера» — глобальный круговорот океанических течений, ответственный за перенос тепла к северо-западным берегам Европы.

Конвейер Брокера Схема глобального круговорота: красным цветом выделена масса теплой воды, синим — холодной, движущейся на большей глубине. Рис. сайта www.anl.gov Уоллес Брокер — исследователь, впервые описавший глобальный океанический круговорот, известный теперь как «конвейер Брокера». Фото с сайта newsletter.dri.edu Важнейшая часть «конвейера», или «петли», Брокера (по имени американского исследователя Уоллеса Брокера (Wallace Smith Broecker), описавшего данное явление в конце 80-х годов ХХ века), — мощнейший (примерно в 100 раз превышающий сток Амазонки) поток воды, движущийся по Атлантическому океану с юга на север на глубине около 800 м. На широте Исландии этот поток поднимается к поверхности (дующие здесь ветры сгоняют поверхностную воду) и очень сильно охлаждается (в зимнее время — с 10 до 2C), а отдаваемое им тепло определяет необычайную мягкость зим на севере Европы. Охлажденная и вследствие этого значительно «потяжелевшая» вода (которая и так характеризовалась повышенной соленостью, а следовательно — и плотностью) «тонет» — опускается вниз почти до самого дна, где начинает свой обратный путь на юг. Это течение, теперь уже холодное, пересекает экватор, обогнув Африку, поворачивает на восток, дает ответвление на север в Индийском океане (где поднимается к поверхности), а затем обогнув с юга Австралию и Новую Зеландию, направляется на север Тихого океана, где также поднимается к поверхности. В случае интенсивного таяния ледников Гренландии поступившая в море пресная вода разбавит ту массу соленой воды, что двигалась с юга, и вода эта, став менее плотной, перестанет «тонуть». Конвейер Брокера остановится, а в Европе начнется сильнейшее похолодание на много лет. Когда Гренландия перестанет таять, конвейер возобновит свою работу. В истории Земли такое уже случалось уже не раз.

Оценить состояние ледового покрова Гренландии в целом довольно сложно. Дело в том, что если на юге острова ледники подтаивают и становятся тоньше, то в центральной более высокой части острова они прирастают, причем в случае потепления климата быстрее, чем раньше, за счет большего количества выпадающего снега. Об этом свидетельствуют, в частности, дистанционные (со спутников) оценки высоты ледового покрова в разных частях Гренландии. Результаты соответствующей работы, соавторами которой являются наши соотечественники Кирилл Хворостовский и Леонид Бобылев из Петербургского Нансен-центра, опубликованы в прошлом году в журнале Science (cм. O. M. Johannessen et al. Recent ice-sheet growth in the interior of Greenland // Science. 2005. V. 310. P. 1013-1016, а также «Когда растают все льды Арктики»). Однако оценка массы всего ледового покрова на основе измерений только его высоты не учитывает различий в плотности снежно-ледяного покрова, хотя очевидно, что в центре — там, где ледник растет за счет выпадающего снега, — плотность меньше, чем там, где он сползает в море и, откалываясь, образует айсберги.

Принципиально новые возможности оценки всей массы ледников Гренландии появились в 2002 году с началом проекта GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment — «Обретение гравитации и климатический эксперимент»), осуществляемого совместно Американским космическим агентством NASA и Немецким аэрокосмическим центром DLR. Два спутника GRACE находятся на расстоянии примерно 220 км друг от друга, причем при пролете над гравитационными аномалиями это расстояние изменяется, поскольку спутники сильнее или слабее притягиваются Землей. Непрерывная деятельность спутников GRACE (за ней и сейчас можно следить в интернете) позволяет получать картину гравитационного поля всей планеты (см. рис.) каждые 30 дней.

Опираясь на данные со спутников GRACE, Изабелла Великонья (Isabella Velicogna) и Джон Уор (John Wahr) из Института исследований окружающей среды Колорадского университета в Боулдере (США) оценили изменения массы всех ледников Гренландии, происходившие с апреля 2002 года по апрель 2006 года. Результаты их исследований, опубликованные в последнем номере журнала Nature, свидетельствуют, что за указанный период Гренландия теряла ежегодно более 200 миллиардов тонн льда. Средняя оценка составила 248 ± 36 км³/год, а если сравнивать данные за апрель 2002 года и апрель 2004 года, то скорость таяния льда увеличилась в два с половиной раза. При этом уменьшение мощности ледового покрова происходило исключительно за счет южной части Гренландии. Масса льда в северных районах оставалась практически неизменной. Таяние гренландских ледников должно сказываться на уровне Мирового океана. Расчет, проведенный авторами обсуждаемой работы, показал, что только за счет этого процесса уровень океана должен подниматься на 0,5 мм в год.

Результаты, полученные со спутников GRACE, независимо использовались для оценки таяния ледников Гренландии и другой группой американских исследователей — из Центра космических исследований Техасского университета в Остине (J. L. Chen, C. R. Wilson, B. D. Tapley). Согласно их расчетам, обнародованным 10 августа 2006 года в онлайн-версии журнала Science, Гренландия за период с апреля 2002 года до ноября 2005 года теряла за год в среднем 239 ± 23 км³ льда. Как мы видим, эти оценки очень близки к тем, что опубликовали Вельконья и Уор в журнале Nature.

Источники:
1) Isabella Velicogna, John Wahr. Acceleration of Greenland ice mass loss in spring 2004 // Nature. 2006. V. 443 (7109). P. 329-331.
2) J. L Chen., C. R. Wilson, B. D. Tapley. Satellite gravity measurements confirm accelerated melting of Greenland Ice Sheet // Science Express. DOI: 10.1126/science.1129007. Published Online 10 August 2006

Алексей Гиляров

Эпицентры 136 ледниковых землетрясений, зарегистрированных в Гренландии за период с 1993-го по 2005 год, совпадают с основными спусками к морю ледников гренландского щита. Расшифровка сокращений (в скобках количество событий): DJG — Daugaard Jensen Glacier (5), KG — Kangerdlugssuaq Glacier (61), HG — Helheim Glacier (26), SG — southeast Greenland glaciers (6), JI — Jakobshavn Isbrae (11), RI — Rinks Isbrae (10), NG — northwest Greenland Glaciers (17). Рис. с сайта www.ldeo.columbia.edu

В Гренландии наблюдается резкий рост числа так называемых ледниковых землетрясений. Это говорит о серьезных разрушительных процессах, идущих в гренландском ледниковом щите.

Геофизики уже не первый раз сталкиваются с сейсмическими явлениями, которые связаны со льдом. Около ста лет известны так называемые криосейсмы (cryoseism) — дрожания почвы, вызванные растрескиванием смерзшегося грунта при таянии льда. Другое явление, получившее название icequake («льдотрясение»), связано с образованием трещин в толще льда. По сравнению с тектоническими землетрясениями эти явления очень слабы и регистрируются только в непосредственной близости от эпицентра.

Однако изредка в больших ледниковых щитах случаются намного более мощные процессы. Еще совсем недавно их попросту не замечали, смешивая с обычными тектоническими землетрясениями. Всего три года назад сейсмолог Йёран Экстрём (Göran Ekström) из Гарвардского университета (США) выявил класс необычных сейсмических событий, которые удалось связать с ледниками. Некоторые из таких ледниковых землетрясений могут быть весьма сильными. Например, сдвиг на 10 м слоя льда стометровой толщины площадью 50 км² вызывает сейсмический толчок магнитудой около 5 баллов.

Сотрудники группы Эктрёма проанализировали сейсмические записи начиная с 1993 года и обнаружили 136 таких толчков с магнитудой от 4,6 до 5,1 с эпицентрами в долинах, по которым стекают в море гренландские ледники. Также было отмечено несколько подобных событий на ледниках Антарктиды и Аляски. Во внимание принимались только случаи, уверенно отождествляемые с подвижками льда.

Когда все данные были обработаны, неожиданно выяснилось, что число ледниковых землетрясений резко выросло за последние три года. В статье, опубликованной в журнале Science, отмечается, что в период с 1993-го по 2002 год ежегодно происходило не более 15 таких событий. Однако в 2003 году их было 20, в 2004-м — 24, а за первые 10 месяцев 2005 года отмечено 32 ледниковых землетрясения, причем прирост обеспечен именно за счет Гренландии.

Экстрём объясняет это особой чувствительностью гренландских ледников к повышению температуры воздуха и воды. Антарктические ледники существуют при гораздо более низких температурах, и потепление климата пока не оказывает на них такого существенного влияния. В то же время в Гренландии льды, спускающиеся к морю, находятся на грани таяния. При этом надо учитывать, что процесс таяния ледника существенно отличается от таяния отдельного куска льда. Вода, образующаяся на поверхности, не стекает в сторону, а просачивается по трещинам ко дну ледника. В результате весь ледник как бы всплывает, а его движение ускоряется. Из-за неоднородности движения ледяного массива в нем растут напряжения, которые приводят к образованию крупных трещин, а это, в свою очередь, может вызывать резкие подвижки больших объемов льда, фиксируемые как сейсмические толчки.

Реалистичность этих объяснений подтверждается свежими данными NASA, которые фиксируют быстрое уменьшение толщины ряда гренландских ледников. Так, например, ледник Якобсхавн (Jakobshavn) потерял с 1997 года 15 м толщины, ледник Хелхейм (Helheim) — 25 м, а ледник Кангерлуссуак (Kangerdlugssuaq) стал тоньше на 40 м (см. также Потери гренландских ледников выросли за 9 лет в три раза, «Элементы», 18.02.2006).

По мнению Яна Жугина (Ian Joughin) из Полярного исследовательского центра при Университете штата Вашингтон в Сиэтле, повышение температуры на 2-3 градуса приведет к распаду на части гренландского ледникового щита. При этом надо учитывать, что так называемое глобальное потепление климата неодинаково проявляется в разных районах земного шара. В частности, в Арктике оно выражено значительно сильнее, чем в умеренных и низких широтах.

Еще одно важное свидетельство приводит климатолог Джонатан Оверпек (Jonathan Overpeck) из Аризонского университета. Опираясь на палеонтологические данные, его группа определила, что 129 тысяч лет назад, в разгар прошлого межледникового периода, уровень моря был на 4-6 м выше современного, и часть воды, очевидно, поступила в океан в результате таяния антарктических льдов. При этом в Арктике было в среднем на 2-2,5 градуса теплее, чем сейчас. Некоторые климатические модели предсказывают, что именно такие условия сложатся на Земле к концу XXI века.

Александр Сергеев

Источники:
Glacial Earthquakes Point to Rising Temperatures in Greenland, сообщение Lamont-Doherty Earth Observatory, 23.03.2006.
Jeff Hecht, Glacial earthquakes rock Greenland ice sheet, New Scientist, 24.03.2006.
Göran Ekström, Meredith Nettles, Victor C. Tsai, Seasonality and Increasing Frequency of Greenland Glacial Earthquakes, Science 311, с. 1756–1758, 24.03.2006.
NASA scientist claims warmer ocean waters reducing Earth's ice, EurekAlert!, 23.03.2006.

http://elementy.ru/