Насколько повысится уровень моря в условиях нынешнего потепления?
В 2007 году ведущие климатологи мира дали самую точную оценку темпам роста уровня моря в условиях нынешнего потепления. В Четвёртом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) сообщалось, что к концу века вода поднимется на 18–59 см.
В июне стал известен черновой вариант прогноза: к 2100 году вода может подняться на целый метр. Понятно, что это средний показатель. Очень много неясного в том, как быстро вырастет уровень моря, каковы географические варианты, какой будет высшая точка (и где она расположится).
За ответами на эти вопросы журнал Nature отправился к ведущим специалистам.
Фото Pete Ryan / Natl Geographic / Getty.
1. Насколько сильно повысится уровень моря?
Океанограф Штефан Рамсторф из Потсдамского института по изучению влияния климата на деятельность человека (ФРГ) глубоко неудовлетворён стандартными средствами предсказания роста уровня моря, то есть «процессуальными» моделями, которые пытаются учесть физику всех имеющих значение факторов. Когда готовили доклад 2007 года, их недостатки стали особенно очевидными: исследователи ввели в модели все процессы, которые вносят вклад в подъём воды, но в результате получили только 60-процентный рост уровня моря по сравнению с наблюдавшимся в 1961–2003 гг. Целое оказалось больше суммы своих частей, вспоминает океанограф Джон Чёрч из Государственного объединения научных и прикладных исследований (Австралия), соавтор главы об уровне моря из грядущего отчёта МГЭИК. Два главных фактора — расширение нагревающейся воды и приток воды из тающих ледников — объяснили только четверть роста каждый. Ещё немного дало таяние Антарктического и Гренландского ледяных щитов. Остальное повышение осталось без объяснений.
Тогда раздосадованный Рамсторф решил разработать совершенно иной тип модели. Он взял записи о ежегодном росте уровня моря, начиная с 1880-х, и сопоставил их с данными о температуре воздуха за тот же период. Связь оказалась очень простой: чем теплее, тем быстрее поднимается вода. В 2007-м (увы, он опоздал, и его исследование не было учтено в том докладе МГЭИК) эта модель предсказала рост уровня моря к 2100 году на 1,4 м.
«Полуэмпирические» модели вроде этой имеют ряд преимуществ: по определению, они точнее моделируют уже наблюдавшийся рост, и им не требуется учёт всех повлиявших на это процессов. Однако никто не знает, как долго просуществует положенная в их основу корреляция — пятьдесят лет или сто, больше или меньше.
Так что выбор модели играет большую роль. Модели, в которых имитируются климатические процессы (они полезны прежде всего тем, что отвечают на вопрос, почему произошло то или иное), обычно предсказывают рост уровня моря менее метра, а полуэмпирические — 1–2 м. Если верить вторым, то зальёт дома 187 млн человек. МГЭИК предпочитает не верить. «Единственное преимущество таких моделей — лёгкость расчётов, — говорит Филиппе Хёйбрехтс из Свободного университета Брюсселя (Бельгия). — На мой взгляд, они неверны».
Впрочем, модели процессов шагнули далеко с 2007 года — благодаря лучшему пониманию основных факторов, то есть того, как в океаны попадает тепло (и тем самым заставляет воду расширяться) и сколько грунтовых вод утекает в море из-за неэкономного расходования пресной воды людьми. И теперь учёные могут объяснить наблюдаемый рост уровня моря полностью (особенно в последние десятилетия).
Тем не менее это не гарантирует точных прогнозов. Все признают существование больших проблем с предсказанием того, как будут вести себя ледниковые щиты Гренландии и особенно Антарктики: то ли они будут таять медленно, то ли разрушатся катастрофически быстро. Для сравнения: если растают все ледники и ледяные шапки, уровень моря вырастет на 0,4 м, а если весь свой лёд отдадут вышеназванные великаны, то более чем на 65 м.
И всё же МГЭИК решила, что сформировано достаточно чёткое представление о поведении Гренландии и в меньшей степени Антарктики, поэтому уже можно судить, хотя и весьма приблизительно, как они отреагируют на те или иные изменения климата, подчёркивает Дон Чемберс из Техасского университета в Остине (США). В результате к прогнозу-2007 добавляют 3–21 см (и держат ещё несколько десятков сантиметров в уме).
Поэтому, даже если не брать полуэмпирические модели с их чудовищно высокими показаниями, в новом докладе прогноз будет более угрожающим, чем в 2007-м. Судя по черновику — 28–97 см. Несмотря на критику в адрес г-на Рамсторфа, он доволен: разброс значений между моделями снизился.
Здесь и ниже приведена инфографика из журнала Nature.
2. Каковы географические варианты?
Геофизик Джефф Фреймюллер из Аляскинского университета в Фэрбенксе (США) рассказывает, что десять с лишним лет назад в бухте Грейвз на Аляске можно было увидеть три маленьких островка. Сегодня это три полуострова. В этих местах уровень моря снижается — примерно на 3 см в год.
Дело не в том, что вода отступает. Просто земля медленно поднимается («отскакивает») вот уже 10 тыс. лет, с конца ледникового периода, когда на земную кору перестала давить огромная масса. Кроме того, исчезновение гигантских ледников Северной Америки и Евразии вкупе с нынешним таянием Гренландии приводит к ослаблению силы тяжести в этих широтах, и вода уходит к экватору.
В общем, когда говорят, что уровень Мирового океана растёт примерно на 3,2 мм в год, не забывайте о региональных различиях, которые огромны. Например, берега Гудзонова залива, которые некогда покрывали 3 км льда, теперь растут примерно на 1 см в год, а восточное побережье США, напротив, опускается на 1 мм в год.
Ещё один фактор — просадка грунта, вызываемая, например, уплотнением речных отложений или выкачиванием грунтовых вод. Некоторые части дельты Хуанхэ опускаются на 25 см в год.
К тому же океан совсем не ровный: давление воздуха, роза ветров, течения — всё это не способствует равномерному распределению воды, попадающей в моря. Так, с 1950 года тысячекилометровая полоса Атлантического океана к северу от мыса Хаттерас в Северной Каролине поднимается в 3–4 раза быстрее среднего. А причина прежде всего в том, что Гольфстрим и Северо-Атлантическое течение, приводившие к оттоку воды от этого берега, в последнее время ослабли, и вода потихоньку потекла обратно.
Наконец, близ крупных участков суши или льда воду в буквальном смысле притягивает к берегу. Когда ледяной щит тает, гравитационное поле ослабевает. И уровень моря меняется. Если Гренландия растает настолько, что повысит уровень на метр, у берегов этого острова моря понизится на 2,5 м, а в других местах вырастет на 1,3 м.
Учёные и инженеры только начинают учитывать все эти эффекты в своей работе. В июне отдел по вопросам изменения климата городской администрации Нью-Йорка выдал прогноз локального роста уровня моря с учётом изменений силы тяжести. К 2050 году ожидается подъём воды на 30–60 см. Сбор и анализ данных заняли полгода. Хороший пример другим прибрежным городам.
Эме Сланген, которая сейчас работает с г-ном Чёрчем в Австралии, в прошлом году обнародовала одну из первых глобальных карт региональных изменений уровня моря, при составлении которой были приняты во внимание все эти факторы. У неё очень маленькое разрешение — 100 км на пиксел, но добиться более солидного масштаба (хотя бы на уровне отдельных городов) тяжело, ибо ветры и течения меняются непредсказуемым образом.
Локальные эффекты интересны не только местным жителям, но и учёным, которые пытаются нарисовать общую картину. У них есть для нас хорошие новости. Гравитационное смещение, вызванное таянием льда в Антарктике, предотвратит катастрофическое разрушение Западно-Антарктического ледяного щита: как только Антарктида потеряет определённое количество льда, уровень моря у её берегов снизится, и плавающие края некоторых ледяных языков упрутся в дно. В результате ледяной щит стабилизируется.
3. Насколько поднимется вода?
«Рост уровня моря не остановится в 2100 году, — подчёркивает г-н Чёрч. — Насколько могу судить, люди этого почему-то не понимают». Что ж, рано или поздно им придётся это понять. В конечном итоге уровень моря может подрасти на десятки метров.
Геолог Морин Раймо из Земной обсерватории Ламонта — Доэрти (США) за последние годы обошла заброшенные алмазные копи Южной Африки, посетила рудники Австралии и осмотрела выемки грунта под дороги на восточном берегу Северной Америки в поисках раковин и прочих намёков на пляжи, существовавшие 3 млн лет назад. Она работает над реконструкцией уровня моря в эпоху плиоцена, когда атмосферная концентрация углекислого газа в последний раз была аналогична сегодняшней (около 400 частей на миллион). Подобные изыскания позволяют судить о том, что ждёт наших потомков, если мы ничего не сделаем для сокращения выбросов.
Вопрос, в сущности, сводится к тому, устоял ли в плиоцене Восточно-Антарктический ледяной щит. Если нет, то он может разрушиться в ближайшие сотни лет, и уровень моря поднимется на 40 м.
Обнаружение древних пляжей — только полдела: предстоит также выяснить, как с тех пор сместилась суша в результате «отскока» по окончании ледникового периода и непрестанного перемещения мантийных пород в подбрюшье континентов. Тут остаётся полагаться на модели распространения ледяного покрова и степени вязкости мантии. И то, и другое — предмет горячих дискуссий.
Учёт этого движения очень важен. Например, изучение Бермудских и Багамских островов показало, что 400 тыс. лет назад уровень моря был на 20 м выше сегодняшнего. Однако в 2012-м выяснилось, что суша с тех пор сместилась, то есть 20 м — это если считать вместе с подъёмом суши, а в действительности уровень моря был выше всего на 10 м.
Так что единственный способ выяснить, что происходило в плиоцене, заключается в сборе материала со всего света. Г-жа Раймо и её коллеги изучили уже тысячи километров побережья. По её словам, осталось восемь экспедиций и пять лет.
К какому бы выводу она ни пришла, это не будет максимумом, ибо сегодня атмосферная концентрация углекислого газа продолжает расти. Так что сравнивать, скорее всего, придётся уже не с плиоценом, а с позднепалеоценовым термическим максимумом, случившимся 55 млн лет назад (тогда лёд оставался только на полюсах, если оставался вообще).
Если уровень моря в итоге повысится на 70 м, под водой окажутся, к примеру, вся Флорида и бóльшая часть Бразилии. Статуя Свободы будет стоять по пояс в воде. Впрочем, это произойдёт лишь через несколько тысяч лет, так что у человечества будет время на подготовку.
