Когда полярные ледяные шапки тают, это влияет на весь мир. Тающий лёд повышает средний глобальный уровень моря, изменяет океанические течения и влияет на температуру в местах, далёких от полюсов.
Но таяние ледяных шапок влияет на уровень моря и температуру не везде одинаково.
В новом исследовании наша команда учёных изучила, как таяние льда в Антарктиде влияет на глобальный климат и уровень моря. Мы объединили компьютерные модели антарктического ледяного покрова, твёрдой Земли и глобального климата, включая атмосферные и океанические процессы, чтобы изучить сложные взаимодействия, которые таяние льда оказывает на другие части Земли.
Понимание того, что происходит со льдом в Антарктиде, важно, потому что в нём содержится достаточно замёрзшей воды, чтобы поднять средний уровень моря примерно на 190 футов (58 метров). По мере таяния льда это становится экзистенциальной проблемой для людей и экосистем в островных и прибрежных сообществах.
Степень, в которой антарктический ледяной покров будет таять, будет зависеть от того, насколько сильно потеплеет Земля. А это, в свою очередь, зависит от будущих выбросов парниковых газов из таких источников, как транспортные средства, электростанции и промышленность.
Исследования показывают, что большая часть антарктического ледяного покрова может сохраниться, если страны сократят выбросы парниковых газов в соответствии с целью Парижского соглашения 2015 года по удержанию глобального потепления на уровне 1,5 °C (2,7 °F) по сравнению с доиндустриальной эпохой. Однако, если выбросы продолжат расти, а атмосфера и океаны нагреются значительно сильнее, это может вызвать существенное таяние и гораздо более высокий уровень моря.
Наше исследование показывает, что высокие выбросы создают риски не только для стабильности западно-антарктического ледяного покрова, который уже способствует повышению уровня моря, но и для гораздо более крупного и стабильного восточно-антарктического ледяного покрова.
Оно также показывает, как разные регионы мира будут испытывать разный уровень повышения уровня моря по мере таяния Антарктиды.
Если бы уровень моря поднимался как вода в ванне, то по мере таяния ледяных шапок океан поднимался бы на одинаковую величину повсюду. Но это не так.
Вместо этого во многих местах наблюдается более высокий региональный подъём уровня моря, чем в среднем по миру, в то время как в местах, близких к ледяному покрову, уровень моря может даже снизиться. Основная причина связана с гравитацией.
Ледяные шапки массивны, и эта масса создаёт сильное гравитационное притяжение, которое притягивает к себе окружающую океанскую воду, подобно тому, как гравитационное притяжение между Землёй и Луной влияет на приливы.
По мере сокращения ледяного покрова его гравитационное притяжение к океану уменьшается, что приводит к падению уровня моря в регионах, близких к побережью ледяного покрова, и повышению уровня моря дальше. Но изменения уровня моря зависят не только от расстояния до тающего ледяного покрова. Потеря льда также меняет вращение планеты. Ось вращения притягивается к той массе льда, которая исчезла, что, в свою очередь, перераспределяет воду по всему земному шару.
По мере таяния массивного ледяного покрова твёрдая Земля под ним «отскакивает».
Под земной корой Антарктиды находится мантия Земли, которая медленно течёт, как кленовый сироп. Чем больше тает ледяной покров, тем меньше он давит на твёрдую Землю. При меньшем весе земная кора может «отскочить». Это может поднять части ледяного покрова из контакта с потеплевшими океанскими водами, замедляя скорость таяния. Это происходит быстрее в тех местах, где мантия течёт быстрее, например, под западно-антарктическим ледяным покровом.
Этот эффект «отскока» может помочь сохранить ледяной покров — если глобальные выбросы парниковых газов будут снижены.
Другим фактором, который может замедлить таяние, может показаться нелогичным.
Хотя антарктическая талая вода способствует повышению уровня моря, модели показывают, что она также задерживает потепление, вызванное парниковыми газами. Это связано с тем, что ледяная талая вода из Антарктиды снижает температуру поверхности океана в Южном полушарии и тропическом Тихом океане, удерживая тепло в глубоких слоях океана и замедляя рост средней глобальной температуры воздуха.
Но по мере таяния, даже если оно замедляется, уровень моря повышается.
Мы объединили компьютерные модели, которые имитируют эти и другие особенности антарктического ледяного покрова, твёрдой Земли и климата, чтобы понять, что может произойти с уровнем моря во всём мире по мере повышения глобальных температур и таяния льда.
Например, в умеренном сценарии, при котором мир сокращает выбросы парниковых газов, хотя и недостаточно для удержания глобального потепления на уровне 2 °C (3,6 °F) в 2100 году, мы обнаружили, что средний подъём уровня моря из-за таяния антарктического льда составит около 4 дюймов (0,1 метра) к 2100 году. К 2200 году он составит более 3,3 футов (1 метр).
Имейте в виду, что это только повышение уровня моря, вызванное таянием антарктического льда. Ледяной покров Гренландии и тепловое расширение морской воды по мере потепления океанов также поднимут уровень моря. Текущие оценки показывают, что общее среднее повышение уровня моря — включая Гренландию и тепловое расширение — составит от 1 до 2 футов (от 0,32 до 0,63 метра) к 2100 году при том же сценарии.
Мы также показываем, как повышение уровня моря из-за Антарктиды варьируется по всему миру.
В этом сценарии с умеренными выбросами мы обнаружили, что наибольшее повышение уровня моря из-за таяния антарктического льда, достигающее 5 футов (1,5 метра) к 2200 году, происходит в Индийском, Тихом и западном Атлантическом океанских бассейнах — местах, удалённых от Антарктиды.
Эти регионы являются домом для многих людей, проживающих в низменных прибрежных районах, включая жителей островных государств Карибского бассейна, таких как Ямайка, и центральной части Тихого океана, таких как Маршалловы Острова, которые уже испытывают пагубные последствия подъёма уровня моря.
При сценарии с высокими выбросами мы обнаружили, что среднее повышение уровня моря, вызванное таянием антарктического льда, будет намного выше: около 1 фута (0,3 метра) в 2100 году и почти 10 футов (более 3 метров) в 2200 году.
В этом сценарии более широкая полоса бассейна Тихого океана к северу от экватора, включая Микронезию и Палау, а также середина бассейна Атлантического океана увидят наибольшее повышение уровня моря, достигающее 4,3 метра (14 футов) к 2200 году, только из-за Антарктиды.
Хотя эти цифры кажутся тревожными, текущие выбросы в мире и недавние прогнозы показывают, что сценарий с очень высокими выбросами маловероятен. Однако это упражнение подчёркивает серьёзные последствия высоких выбросов и подчёркивает важность их сокращения.
Эти последствия имеют значение для климатической справедливости, особенно для островных государств, которые мало способствовали изменению климата, но уже испытывают разрушительные последствия повышения уровня моря.
Многие островные государства уже теряют земли из-за повышения уровня моря и возглавляют глобальные усилия по минимизации повышения температуры. Для защиты этих стран и других прибрежных районов потребуется сократить выбросы парниковых газов быстрее, чем страны обязуются сделать это сегодня.