Дождливая погода становится все более распространенным явлением в некоторых частях Гренландского ледяного щита, вызывая внезапные явления таяния, которые разъедают лед и готовят поверхность к более масштабному таянию в будущем, говорится в новом исследовании. В некоторых частях ледяного щита даже зимой идут дожди - явление, которое будет распространяться по мере того, как климат продолжает нагреваться, говорят исследователи. Исследование опубликовано на этой неделе в европейском научном журнале The Cryosphere..
Гренландия теряет лед в последние десятилетия из-за прогрессирующего потепления. Примерно с 1990 года средняя температура над ледяным щитом увеличилась на 1,8°C (3,2F) летом и до 3°C (5,4F) зимой. В настоящее время считается, что пласт площадью 660 000 квадратных миль ежегодно теряет около 270 миллиардов тонн льда. В течение большей части этого времени считалось, что большая часть этого происходит из-за айсбергов, откалывающихся в океане, но в последнее время стал преобладать прямой сток талой воды, на который приходится около 70 процентов потерь. Дождливая погода, говорят авторы исследования, все чаще становится причиной этого стока.
Исследователи объединили спутниковые снимки с наземными наблюдениями за погодой с 1979 по 2012 год, чтобы точно определить, что вызывает таяние в конкретных местах. Спутники используются для картирования таяния в режиме реального времени, потому что их снимки позволяют отличить снег от жидкой воды. Около 20 автоматизированных метеостанций, разбросанных по всему льду, предлагают одновременные данные о температуре, ветре и осадках. Объединив два набора данных, исследователи сосредоточились на более чем 300 событиях, в которых они обнаружили, что первоначальным триггером для таяния была погода, принесшая дождь.«Это было неожиданностью», - сказала ведущий автор исследования Марилена Олтманнс из немецкого центра океанических исследований GEOMAR. Она сказала, что за период исследования таяние, связанное с дождем, и его последствия удвоились летом и утроились зимой. Сумма осадков над ледяным щитом не изменилась; что действительно изменилось, так это форма осадков. В целом, по оценкам исследователей, почти треть общего стока, который они наблюдали, была вызвана дождями.
Таяние может быть вызвано комплексом факторов, но введение жидкой воды является одним из самых мощных, сказал Марко Тедеско, гляциолог из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета и соавтор исследования. По его словам, теплый воздух может напрямую растопить лед, но сам по себе он не очень эффективен. Однако более высокие температуры могут привести к каскадным эффектам. Во-первых, они повышают вероятность того, что атмосферные условия преодолеют порог, при котором осадки выпадают в виде дождя, а не снега. Жидкая вода несет много тепла, и когда она впитывается в снежную поверхность, она растапливает снег вокруг себя, высвобождая больше энергии. Между тем, теплый воздух, принесший дождь, часто образует облака, которые от жары сгибаются.
Эта комбинация факторов вызывает импульс таяния, который питается сам по себе и намного дольше, чем сам дождь, часто на несколько дней. Кроме того, ученые обнаружили, что продолжительность этих импульсов увеличивалась в течение проанализированных ими десятилетий: в холодную погоду с двух дней до трех, а в течение короткого лета - с двух дней до пяти.
Есть долгосрочные последствия, говорят авторы исследования. Они считают, что часть талой воды стекает, а остальная часть снова замерзает на месте, превращая обычно пушистый, отражающий снег на поверхности или рядом с ней в более темные и плотные массы льда. Этот лед поглощает солнечное излучение легче, чем снег, поэтому, когда выходит солнце, он легче тает, образуя более жидкую воду, которая питает больше таяния в порочной петле обратной связи. Это, по словам Тедеско, привело к большему и более раннему таянию летом. А поскольку поверхность превратилась в лед, большая часть этой талой воды может легче стекать с ледяного покрова в море.
«Если зимой идет дождь, это делает лед более уязвимым летом», - сказал Тедеско. «Мы начинаем понимать, что нужно смотреть на все времена года».
В то время как летом дождь обрушивается на все более отдаленные участки льда, зимние дожди пока, по-видимому, в основном ограничиваются более низкими возвышенностями на юге и юго-западе Гренландии. Его приносят влажные, относительно теплые океанские ветры с юга, которые некоторые общины в других районах называют neqqajaaq. Эти ветры могут стать более распространенными из-за вызванных климатом сдвигов струйного течения. Высота ледяного щита увеличивается дальше вглубь суши, и поэтому там холоднее и снежнее; но если средние температуры продолжат расти, как ожидалось, линия, где влага выпадает в виде дождя, а не снега, будет быстро двигаться внутрь, вверх и на север.«Лед должен набирать массу зимой, когда идет снег, но все большая часть прироста массы от осадков теряется при таянии», - сказал Олтманнс.
Гренландия - не единственное место на крайнем севере, пострадавшее от усиливающихся дождей. В последние годы аномальные зимние дожди обрушились на тундру на севере Канады, а затем вновь заморозили ее поверхность, запечатав растения, которыми карибу и овцебыки обычно кормятся в рыхлом снегу; в некоторые годы это уничтожило стада. И только что опубликованное исследование, проведенное недалеко от Фэрбенкса, Аляска, показывает, что усиливающиеся весенние дожди просачиваются сквозь вечную мерзлоту, оттаивая ее и высвобождая большое количество метана, высокоэффективного парникового газа.
В период с 1993 по 2014 год глобальное повышение уровня моря ускорилось примерно с 2,2 миллиметра в год до 3,3 миллиметра, и считается, что большая часть этого ускорения связана с таянием в Гренландии. Прогнозы повышения уровня моря на конец этого столетия обычно колеблются от двух до четырех футов, но большинство прогнозов еще не учитывают того, что может произойти со льдом в Гренландии или с гораздо большей массой в Антарктиде, поскольку понимание физика еще недостаточно развита.
Ричард Элли, известный гляциолог из Пенсильванского государственного университета, сказал, что новая статья способствует пониманию. «Общая картина ясна и неизменна», - сказал он. «Потепление тает лед», но, добавил он, конкретные процессы, которые будут нести это, «необходимо количественно оценить, понять и включить в модели. Эта новая статья выполняет важную работу по пониманию и количественной оценке».
Исследование было проведено в соавторстве с Фьямметтой Странео из Института океанографии Скриппса.