Когда растает лед

Глобальное потепление. Многих оно пугает — но есть и те, кто стремится извлечь из него максимальную выгоду. Ученые и аналитики добывающих корпораций смотрят на то, как Крайний Север и крайний же юг освобождаются ото льда, даже с некоторой надеждой, предвкушая, что потепление сделает доступнее богатейшую ресурсную копилку Земли, миллионы лет укрытую мощным слоем полярных льдов.

Сегодня районы в непосредственной близости от полюсов — в первую очередь грандиозная научная лаборатория под открытым небом. В частности, уникальная геофизическая лаборатория, благодаря которой можно получать бесценные данные о текущем состоянии климата, его изменениях в далеком прошлом — и даже о явлениях галактического масштаба. Например, изучение редкого изотопа бериллия ¹⁰Be в кернах древнего льда позволяет оценивать интенсивность космических лучей в прошлом. Образующийся в атмосфере под действием космических лучей ¹⁰Be прилипает к пылинкам и оседает с ними в донных отложениях морей и океанов, а также в полярном льду. По содержанию изотопа ученые могут судить о солнечной активности и частоте вспышек сверхновых в нашей галактике 200–300 тысяч лет назад.

Если у Антарктики есть огромные шансы остаться нейтральной и мирной территорией интернационального научного сотрудничества, защищенной многочисленными международными актами, то Арктика до сих пор вызывает межгосударственные споры — которым, похоже, суждено стать еще более напряженными в свете потепления климата. И дело не только в перспективах ресурсодобычи. Через арктические широты сегодня пролегает трансполярный авиамост, самый удобный воздушный путь между Северной Америкой и Азией, а также Северный морской путь, кратчайшим образом соединяющий Европу и Дальний Восток. Потепление может сделать коммуникации в регионе более интенсивными — а значит, и более прибыльными. Так что государства, имеющие выход в Арктику, — Россия, Канада, США, Дания и Норвегия — готовятся к очередному раунду большой игры в новых обстоятельствах и инициируют множество масштабных научных исследований, основная цель которых — очертить будущее Арктики в деталях.

В ПОИСКАХ ВЕЧНОСТИ

Глобальные изменения климата — явление, с которым наша планета уже сталкивалась, и даже не раз. Впрочем, происходило это задолго до того, как ее населили люди.

Человечество, склонное больше доверять архетипам, полубессознательно наследуемым с культурой, чем строгим данным науки, привыкло представлять ледовые пустыни вокруг полюсов воплощением вечности. Современные европейские социальные антропологи постъюнгианского толка даже озвучивают мнение, что страх цивилизации перед таянием полярных льдов — не столько экологического, сколько психологического и философского характера: в облике льда на ее глазах тает сама категория вечности. Европейская культура, держа в подсознании ассоциации, усвоенные еще в глубоко аграрные эпохи, считает лед метафорой старости — возможно, из-за цветового сходства с сединой. А старость соотносит с мудростью, из которой виднеются очертания вечности. Похоже, повинуясь извивам этого запутанного ряда ассоциаций, современные любители нырять в эзотерические глубины продолжают поиски Гипербореи.

О стране на краю мира — слово «Гиперборея» по-гречески значит «дальше, чем север» — размышляли многие умы Древней Греции. Одни сообщали, что гиперборейцы — прямые потомки титанов, богов второго поколения, олицетворяющих стихии. Другие утверждали, что этот край находится под особым покровительством Аполлона, посещающего Гиперборею каждые 19 лет, и что именно выходцы из этой страны научили греков таким прекрасным вещам, как музыка, философия, сочинение поэм и сложение гимнов. Легенды называли Гиперборею страной, которая не знает насилия, — и в частности сообщали, что после того, как несколько девушек-гипербореянок, отправленных с дарами на Делос, остров в Эгейском море, где когда-то родился Аполлон, подверглись там насилию и не вернулись домой, гиперборейцы предпочли оставлять свои дары на границе, откуда жители других земель, передавая подношения из рук в руки, доставляли их на Делос. Афинянин Алкей, которого современники называли величайшим поэтом всех времен, слагал в честь Гипербореи прекрасные гимны. Словом, этот неведомый край не на шутку будоражил древних греков и оставил заметный след в их культуре, а знания о «крайнем севере» стали частью того культурного наследия, которое греки передали римлянам. Древнеримский ученый Плиний Старший в своем главном труде, «Естественной истории», сообщает: «За Рифейскими горами живет счастливый народ, который называется гиперборейцами. Солнце светит там в течение полугода и не скрывается от весеннего равноденствия до осеннего. Страна эта лишена всякого вредного ветра. Домами для ее жителей являются рощи, леса; там неизвестны раздоры и всякие болезни. Нельзя сомневаться в существовании этого народа».

И действительно — сомневаться не стоит. Ориентир, данный Плинием, — Рифейские горы, которые греки и римляне локализовали в Скифии, а также узнаваемое описание полярного дня и ночи заставляют нас обратить взор в Северную Европу. Сведения о том, что климат Гипербореи не был холодным, предостерегают от того, чтобы заходить в этом направлении слишком далеко, — хотя историческая климатология утверждает, что прежде, вплоть до конца Средних веков, в Европе было значительно теплее, чем теперь.

И все же не стоит искать Гиперборею там, где пытаются делать это любители параистории, предполагающие, что она находилась то ли на Таймыре, то ли вовсе на ныне затонувшем острове в Северном Ледовитом океане. Скорее всего, Гиперборея — это что-то вроде Скандинавии, сведения о которой дошли до античного мира в отрывочном виде и оказались сильно приукрашены.

Не стоит трактовать древние легенды прямо, нет смысла и отождествлять ледяные пространства с вечностью. Морские льды вокруг Северного полюса — самые молодые в криосфере Земли. Они сформировались уже в кайнозое, современной геологической эпохе, в начале которой температурные контрасты между полюсами и экватором были выражены гораздо слабее, а температура поверхности воды в заполярных широтах была на несколько градусов выше, чем сейчас, — то есть Северный океан не мог быть ледовитым: образование льда в таких условиях невозможно. Случившееся вскоре глобальное похолодание оказалось неравномерным: геологические события способствовали поднятию гор в Антарктике, благодаря чему возникли условия для роста ледников, которые больше никогда не таяли целиком. Это опосредованно повлияло и на то, что ледяной панцирь начал формироваться на противоположной стороне земного шара — в Арктике. В целом земной климат стал более контрастным и установился колебательный режим, в котором оледенения сменялись периодами межледниковий. Северное полушарие с тех пор пережило не менее пяти таких циклов, в каждом из которых, по мнению исследователей, фаза накопления льда была дольше фазы разрушения. Климатическая история Земли подобна маятнику — и сокращение полярных льдов, к которому сегодня приковано внимание всего мира, свидетельствует лишь об одном: в далеком будущем планету ждет новое оледенение.

УСКОЛЬЗАЮЩИЕ ЛЬДЫ

Нынешнее таяние отличается от всех прежних тем, что в нем не последнюю роль сыграл антропогенный фактор — и прежде всего, промышленная активность человечества. Но определить, насколько велик оказался вклад индустриализации в копилку глобального потепления, до сих пор не удалось.

Наиболее объективный источник информации о скорости таяния полярных льдов — спутниковый мониторинг. Ведется он лишь с 1979 года, так что серьезной статистики пока нет. Впрочем, и скудные данные за треть века указывают на то, что мы имеем дело с беспрецедентным темпом сокращения ледяных покровов. По этим данным, с 1978 года среднегодовая площадь морского льда в Арктике уменьшалась в среднем на 2,7% за десятилетие. Значительно сокращается и самый крупный ледниковый массив региона, расположенный в Гренландии: этот остров ежегодно теряет 50–100 гигатонн льда. В 2006 году американский фотограф Джеймс Баллог организовал масштабное исследование льдов Гренландии. Его команда установила 35 фотоаппаратов на солнечных батареях, каждый из которых автоматически производил за год от 4 до 12 тысяч снимков тающих участков ледников. В 2012-м эти зловещие кадры были продемонстрированы в фильме «Ускользающий лед», получившем приз за лучшую операторскую работу на фестивале независимого кино «Санденс».

В Антарктиде ледниковая площадь тоже сокращается, но не с такой катастрофической скоростью, как на Севере. Арктика демонстрирует рекордные темпы таяния льда. И сегодня уже то, что когда-то называли «полярной шапкой», в летние месяцы тянет максимум на ледяную кипу. Нынешним летом площадь арктических льдов сократилась до исторического минимума, составив всего 4,1 миллиона квадратных километров, что на 70 тысяч квадратных километров меньше, чем предыдущий рекорд, зарегистрированный в 2007 году. По данным международных организаций, летом 2012 года арктические льды ежедневно сокращались более чем на 100 тысяч квадратных километров. «Весь энергетический баланс Арктики меняется. Она стала больше нагреваться. Здесь наблюдается изменение климата, и мы стали терять еще больше однолетнего льда. Темпы его потерь оказываются быстрее всех расчетных, и мы ожидаем, что Арктика может вовсе освободиться от льда в летние месяцы к 2050 году», — с таким мрачным прогнозом выступила эксперт из американского Национального центра по изучению льда и снега Жюльен Стрёв. «Всего 15 лет назад я и представить себе не могла, что стану свидетелем столь драматичных изменений, да и никто не мог. Сегодня летний сезон таяния льда длится гораздо дольше. Двадцать лет назад он составлял месяц, сейчас — три», — добавляет исследовательница.

Наблюдения показывают, что в последние годы в Арктике преобладают однолетние льды. Большинство ученых сходится во мнении, что многолетних льдов в северных полярных широтах уже и не осталось. Впрочем, таяние и образование льда подвержены циклическим колебаниям — не только таким масштабным и протяженным, как пятерка кайнозойских обледенений, но и менее скромным по размаху, зато доступным для наблюдений в реальном времени. По данным НИИ Арктики и Антарктики, исследующего Северный Ледовитый океан с 1920-х, эти колебания происходят примерно раз в несколько десятилетий. Так, в 1930–1950-е там отмечалось локальное потепление и как следствие — интенсивное таяние льда; а в 1960–1980-е вновь наблюдалось увеличение ледовитости.

Изучение годичных колец деревьев, кораллов, ледниковых кернов и других косвенных источников палеоклиматической информации указывает на то, что потепление климата в XX веке по абсолютной величине стало самым значительным за последние 500, а вероятно, и за 1300 лет. Из-за этого растаявший за лето лед не успевает хоть сколько-то восстановиться, при таянии обнажается темная вода или грунт, которые, нагреваясь, еще больше способствуют уменьшению площади льда. И это превращается в самоподдерживающийся механизм.

Если причинно-следственная связь между таянием ледников и глобальным, пусть и неравномерным, потеплением становится очевидной, то чем вызвано это потепление? В начале 90-х годов XX века главным виновником международное экспертное сообщество назначило парниковые газы, выбрасываемые мировой промышленностью. К парниковым газам относятся водяной пар, углекислый газ, метан и другие соединения. Энергетический баланс Земли складывается из поглощаемого планетой солнечного света, небольшого внутреннего тепла, исходящего из недр, и энергии, отдаваемой обратно в космос в виде инфракрасного излучения. Парниковые газы мешают теплу уноситься за пределы атмосферы, поскольку имеют высокую степень поглощения именно в инфракрасной области. Подозрение пало на CO₂ — основной спутник сжигания нефти, газа и угля мировой промышленностью. Достоверно известно, что за последние 250 лет концентрация двуокиси углерода в атмосфере выросла с 280 до 379 ppm (миллионных долей на единицу объема). Исследование пузырьков воздуха, вмерзших в древние слои льда, показало, что мы наблюдаем максимальную концентрацию двуокиси углерода в атмосфере за 10 тысяч лет. Наибольшие темпы роста объема CO₂ тоже приходятся именно на последние десятилетия — пик сжигания углеводородов на планете. Так, только за 1990–2000-е годы рост двуокиси углерода составил 20 ppm, а это 20% от общего прироста за последние 250 лет. Однако является ли этот очевидный скачок концентрации парниковых газов основной причиной глобального потепления, однозначно ответить сложно.

Зависимость между хозяйственной деятельностью человека и ростом содержания парниковых газов в атмосфере налицо, но причинно-следственная связь между загрязнением атмосферы и потеплением (и, как следствие, таянием ледников и подъемом уровня океана) формально остается недоказанной. Так считают основные противники теории антропогенной причины потепления, которые утверждают, что наблюдаемый рост температуры — лишь малый всплеск на фоне общих климатических изменений на планете, и подобное  Земля переживала в прошлом. По их мнению, к нарушению теплового баланса могла привести перестройка глобальных океанских течений, являющихся мощным регулятором температуры на планете. И действительно, Гольфстрим, основной поставщик тепла в Европу, за вторую половину XX века поутих на целую треть.

Потепление изменило и облик гидросферы на крайнем юге — и, например, стало причиной появления у берегов Антарктиды гигантских королевских крабов. Их популяция насчитывает полтора миллиона особей. Гидробиологи утверждают, что эти метровые членистоногие появились в антарктических широтах впервые за 14 миллионов лет.

Что же ждет ледяные панцири Арктики и Антарктики в ближайшем будущем и чем чревато для нас уменьшение объемов полярных льдов? Долгосрочное прогнозирование изменений климата на Земле — пожалуй, одна из самых трудных прикладных математических задач. Она сводится к системе сложных дифференциальных уравнений Навье — Стокса, уравнений состояния среды и уравнений непрерывности. Эта система уравнений характеризуется тем, что малые изменения внешних параметров, граничных или начальных условий могут приводить к большим вариациям в решениях. Такую беспрецедентную по своим масштабам задачу — численное интегрирование с 23 сложными физико-математическими моделями общей циркуляции атмосферы и океана — решают сразу несколько ведущих исследовательских групп из 11 стран, в том числе из России. По данным этих расчетов, даже при уровне выбросов парниковых газов на уровне 2000 года в XXI веке атмосфера Земли продолжит нагреваться со скоростью 0,1 °С в десятилетие за счет уже накопленных газов. В зависимости от различных сценариев общее потепление атмосферы в этом столетии составит от 1,8 до 4,6 °С, а повышение уровня моря может достигнуть 0,6 метра. При этом уровень Мирового океана будет подниматься большей частью не за счет увеличения таяния ледников и стока рек, а благодаря термическому расширению воды.

По мнению экспертов, особенно заметным будет повышение температуры над континентами и в Арктике. Полное освобождение северных полярных широт от льда в летние месяцы может произойти уже через сто лет. Хотя некоторые эксперты считают подобные прогнозы слишком консервативными и ожидают такого исхода через 40–50 лет. Вполне вероятно, что через несколько десятков лет гордость российского флота — атомные ледоколы — за ненадобностью отправится на свалку истории. Предсказанный подъем уровня океана (а этот прогноз также может оказаться слишком оптимистичным) сулит затопление огромных площадей суши. Один из важнейших выводов — прогноз не столько общего потепления атмосферы, сколько учащения экстремальных проявлений погоды: обильных осадков, продолжительных засух, ураганов, мощных атмосферных циклонов, сильных ветров. Наблюдения последних лет стали явным подтверждением построенных моделей. И лишь время покажет, смогут ли наши потомки увидеть ледовые шапки планеты такими, какими они выглядели еще 100 лет назад.