Экстремальные поверхностные волны океана, оказывающие разрушительное воздействие на прибрежные сообщества и инфраструктуру в Арктике, могут увеличиться из-за изменения климата, согласно новому исследованию.
Новые исследования предполагают, что годовая максимальная высота волн будет в два-три раза выше, чем сейчас, вдоль береговых линий в районах Арктики, таких как море Бофорта. Новое исследование, опубликованное в Журнале геофизических исследований AGU: Oceans, предполагает, что к концу века волны могут подняться на 2 метра выше нынешней высоты волн.
Кроме того, согласно исследованию, экстремальные волновые явления, которые раньше происходили раз в 20 лет, теперь могут происходить в среднем раз в два-пять лет. Другими словами, к концу этого века частота таких экстремальных прибрежных наводнений может увеличиться в 4-10 раз.
«Это увеличивает риск наводнений и эрозии. Риск резко возрастает почти везде», - говорит Мерсе Касас-Прат, научный сотрудник Отдела климатических исследований Канады (ECCC) по вопросам окружающей среды и изменения климата и ведущий автор новой исследование. «Это может оказать прямое влияние на сообщества, живущие недалеко от береговой линии».
Изменение климата в Арктике
Самые северные регионы Земли являются горячей точкой глобального потепления, а в некоторых районах наблюдается потепление в три раза больше, чем в остальном мире, сказал Касас-Прат. Но исследователям не хватает информации о том, как могут проявиться последствия.
Касас-Прат и ее соавтор Сяолан Ван, также из ECCC, хотели изучить, как глобальное потепление может повлиять на экстремальные волны на поверхности океана в Арктике. Касас-Прат сказал, что некоторые северные общины уже сообщают об ускоренной эрозии в некоторых районах и увеличении повреждений зданий из-за сильных волн. Ухудшение этих условий океана окажет прямое воздействие на прибрежные сообщества, энергетическую инфраструктуру, судоходство и даже на экосистемы и дикую природу.
Большая часть Арктики покрыта льдом большую часть года, но потепление климата способствует увеличению периодов открытой воды, что может стать проблемой, если учесть в уравнении экстремальные волны.
В новом исследовании ученые собрали пять наборов мультимодельных симуляций океанических и атмосферных условий, таких как приземные ветры, которые создают волны, а также морской лед для сценария RCP8.5, который обычно используется в будущем. в прогнозах изменения климата, которые предполагают низкие усилия по ограничению выбросов. Затем они провели моделирование волновых условий для двух периодов: с 1979 по 2005 год (исторический период), затем с 2081 по 2100 год (будущий). Используя ансамбль мультимодельных симуляций, они смогли оценить неопределенность в изменениях экстремальных арктических волн из-за неопределенности, присутствующей в пяти использованных климатических моделях.
Одним из их основных выводов было прогнозируемое заметное увеличение высоты волн между этими двумя периодами почти во всех местах Арктики.
Среди наиболее пострадавших районов оказалось Гренландское море, которое находится между Гренландией и норвежским архипелагом Шпицберген. Исследование показало, что максимальная годовая высота волн может увеличиться на целых 6 метров (19,7 футов).
Касас-Прат сказала, что модели представляют определенную степень неопределенности в отношении того, насколько может измениться высота волн, но она уверена, что будет увеличение. Прогнозы исследователей также показали, что к концу века время самых высоких волн также может измениться.
«В конце века максимум в среднем наступит позже в этом году, а также будет более экстремальным», - сказал Касас-Прат.
Воздействие на сообщества
Джуда Коэн, климатолог из Массачусетского технологического института, не участвовавший в исследованиях Касас-Прат, сказал, что эти волны могут быть особенно разрушительными для прибрежных районов, которые никогда раньше не сталкивались с открытой водой.
«Основные выводы исследования заключаются в том, что высота волн в арктическом регионе будет увеличиваться, а береговая линия Арктики подвержена большему риску эрозии и затопления, и это довольно просто», - сказал он. «Мы уже наблюдаем эти повышенные риски вдоль береговой линии Арктики с повреждением структур береговой линии, которые ранее никогда не повреждались».
Исследователи исследовали один участок береговой линии вдоль моря Бофорта на севере Аляски и в Канаде, где находится ряд населенных пунктов, а также энергетическая инфраструктура, и также обнаружили здесь заметное увеличение высоты волн.
Поскольку большие волны могут привести к повышенному риску затопления и повреждения прибрежной инфраструктуры, эти волны могут затронуть сообщества и развитие в этом районе. Наводнения также могут повлиять на доступность пресной воды в некоторых районах, поскольку штормовые и волновые нагоны могут попасть в пресноводные лагуны, от которых зависят местные сообщества.
«Поскольку все больше и больше льда тает и все больше поверхности Северного Ледовитого океана подвергается воздействию ветра, высота волн будет увеличиваться, потому что высота волн зависит от расстояния, которое ветер дует над открытыми водами», - сказал Коэн.
В другом недавнем исследовании, опубликованном в журнале AGU Geophysical Research Letters, Касас-Прат и Ван изучили влияние отступления морского льда на прогнозируемое увеличение экстремальной высоты волн в Арктике. Они обнаружили, что одни только приземные ветры не могут объяснить изменения максимальной высоты волн в регионе.
«Отступление морского льда играет важную роль не только за счет увеличения расстояния, на котором ветер может дуть и создавать волны, но и за счет увеличения вероятности возникновения сильных ветров над расширяющимися свободными ото льда водами», Касас-Прат сказал.
Увеличение волн также может увеличить скорость вскрытия льда. Потеря льда из-за волн может повлиять на животных, таких как белые медведи, которые охотятся на тюленей на полярных льдах, а также на ряд других существ, которые зависят от льда. Это также может повлиять на маршруты доставки в будущем.
"Волны обязательно должны учитываться как важный фактор для обеспечения безопасности этих маршрутов", - сказал Касас-Прат.