Температуры в Арктике в настоящее время растут в два-три раза быстрее, чем в среднем по миру. Результат - а благодаря эффектам обратной связи и причина - таяние морского льда. В исследовании, опубликованном в актуальном выпуске журнала Nature Communications, исследователи гео- и климатологии из Института Альфреда-Вегенера и Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца (AWI) показывают, что в ходе истории нашей планеты летний морской лед был можно найти в центральной Арктике в периоды, характеризующиеся более высокими глобальными температурами, но меньшим количеством CO2, чем сегодня.
Прогнозы будущего Арктики могут быть настолько надежными, насколько надежны модели и данные, на которых они основаны. Сценарии, прогнозируемые специалистами по моделированию климата, сильно различаются, и остается неясным, когда мы можем ожидать, что летом Северный Ледовитый океан будет свободен ото льда. В то же время существует значительный общественный интерес к надежным прогнозам развития арктического морского льда в течение следующих нескольких десятилетий, чтобы иметь основу для долгосрочного стратегического планирования.
Исследователи из Института Альфреда Вегенера теперь более внимательно проанализировали ледниковую историю центральной Арктики с помощью данных керна отложений и моделирования климата. Их результаты показывают, что этот регион был домом для морского льда во время последнего межледниковья, между 115 000 и 130 000 лет назад. «Благодаря данным керна отложений у нас есть четкие доказательства того, что во время последнего межледниковья примерно 125 000 лет назад центральная часть Северного Ледовитого океана все еще была покрыта морским льдом в течение лета. Напротив, в районе к северо-востоку от Шпицбергена летний морской лед практически исчез», - объясняет профессор Рюдигер Штайн, геолог из Института Альфреда Вегенера и первый автор исследования Nature Communications. климатические симуляции, проводимые разработчиками моделей AWI, участвовавшими в исследовании».
Однако сравнение результатов моделирования климата самого последнего межледниковья со сценарными расчетами на будущее обнаруживает существенные различия: благодаря более интенсивному солнечному излучению, тогда температура воздуха в более высоких широтах также составляла несколько градусов. выше, чем в настоящее время. Однако концентрация углекислого газа в атмосфере - примерно 290 ppm (частей на миллион) - составляла ок. На 110 частей на миллион ниже текущего уровня, как показывают данные ледяных кернов Антарктики. Для своих расчетов сценариев разработчики моделей AWI включили атмосферные концентрации CO2, превышающие 500 частей на миллион, уровень, соответствующий прогнозам, опубликованным Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК). В этих условиях непропорционально быстрое отступление летнего морского льда в центральной части Северного Ледовитого океана в течение следующих нескольких десятилетий с последующим его полным исчезновением - в зависимости от того, насколько быстро повысится уровень CO2 - примерно через 250 лет следует ожидать. Результаты исследования раскрывают сложность процессов, формирующих климатические изменения в Арктике, и указывают на существенные пространственные и хронологические различия в ледяном покрове моря. Для замедления потепления Арктики и безвозвратной потери морского льда жизненно необходимо снизить уровень антропогенных выбросов CO2 в атмосферу..
В целях своего исследования исследователи использовали так называемые «прокси» - индикаторы, которые содержат информацию о прошлых условиях окружающей среды. Они сосредоточились на органических прокси, также известных как биомаркеры. Некоторые из этих биомаркеров продуцируются определенными видами водорослей, среди которых одна группа встречается только в открытых поверхностных водах, а представители другой группы живут только во льдах (или жили в далеком прошлом Земли).«Когда мы подтверждаем наличие этих биомаркеров водорослей в наших слоях отложений, это позволяет нам делать выводы об условиях осадконакопления и окружающих условиях в соответствующее время», - говорит Штейн. Поскольку группы биомаркеров, которые они исследовали, основаны на водорослях, то есть на растениях, которым требуется свет для фотосинтеза, отсутствие обеих групп является важным показателем очень толстого и в значительной степени непрерывного ледяного покрова. Такие условия сделали бы фотосинтез невозможным как для водорослей в поверхностных водах непосредственно подо льдом, так и для водорослей, живущих глубже во льду вблизи границы лед-вода.
В дополнение к этим новым ценным сведениям о распределении морского льда во время последнего межледниковья исследование также дало еще один интересный вывод, касающийся протяженности околоарктических ледяных щитов во время оледенения Заале. Как сообщает Штейн, «к концу оледенения Заале (примерно 140 000-150 000 лет назад) ледники, скорее всего, вышли за пределы внешнего шельфа. Они произвели массы холодного воздуха, которые дули в море в виде сильных осенних ветров (катабатические ветры) и создали большие пространства открытой воды (полыньи) - процесс, который до сих пор часто наблюдается на антарктическом континенте».
Эти условия, казалось бы, противоречат гипотезам, выдвинутым международными исследователями (Jakobsson et al., 2016), которые постулировали в 2016 г., что ледники Северной Америки и Евразии расширились за пределы континентального шельфа во время оледенения Заале и в открытая вода, покрывающая весь Северный Ледовитый океан почти километровым слоем сплошного льда. «Тем не менее, данные наших биомаркеров показывают приемлемые условия жизни для фитопланктона и морских ледяных водорослей, а именно открытые воды и сезонный ледяной покров - большая разница со льдом толщиной в километр», - говорит Рюдигер Штайн. Тем не менее, геолог продолжает объяснять: «При этом хронологическая последовательность чрезвычайно протяженных толстых ледяных щитов (подобно тому, что постулировали Якобссон и др.) с последующим образованием морского льда с полыньями кажется возможной, поскольку первоначальные результаты показали наши собственные исследования на юге хребта Ломоносова. Однако, чтобы окончательно подтвердить это, необходимы дальнейшие детальные исследования, особенно хорошо датированных кернов отложений».