Патагония, обширный и малонаселенный регион, разделяемый Аргентиной и Чили на южной оконечности Южной Америки, является домом для одного из крупнейших ледовых полей за пределами полярных регионов. Южно-Патагонский ледяной полей и Северного Патагонского ледяного поля вместе охватывают тысячи квадратных километров и питают сотни отводных ледников, которые впадают в глубокие фьорды и озера. За последнее столетие эти ледники испытали широкое и ускоряющееся отступление, тенденцию, тесно связанную с глобальным изменением климата. В этой статье рассматриваются основные причины ледникового отступления в Патагонии, его каскадные последствия для местных и глобальных систем и будущие последствия для региона, опираясь на рецензируемые исследования и данные из крупных сетей мониторинга климата.

Причины ледникового отступления в Патагонии

Доминирующим фактором ледникового отступления через Патагонию является устойчивое увеличение глобальных средних температур. С конца 19-го века регион прогрелся примерно на 1 ° C, причем наиболее быстрое потепление происходит в течение летних месяцев, когда абляция - таяние и сублимация льда - наиболее интенсивно. Повышение температуры воздуха увеличивает поверхностное таяние ледников, особенно на более низких высотах, где высота равновесной линии (ELA) - высота, на которой сбалансированы накопление и абляция - сместилась вверх. Северный Патагонский ледяной полей испытал особенно сильный сигнал потепления, со средними летними температурами, поднимающимися более чем на 0,5 ° C за десятилетие в некоторых районах.

Наряду с прямым потеплением атмосферы, изменения в характере осадков усугубляют эффект. Исторически ледники Патагонии питались сильными западными ветрами, которые несут обильную влагу из Тихого океана. Однако климатические модели проецируют сдвиг в сторону полюса этих Вестерли, который уже проявился как уменьшение снегопада во многих частях Патагонии, особенно на восточных склонах Анд. Это уменьшение снегопада сокращает сезон накопления, что означает, что ледники не только теряют больше льда на поверхности, но и восстанавливают меньше снежного покрова в зимние месяцы. Это двойное давление - больше таяния и меньше питания - значительно ускоряет скорость отступления.

Петля обратной связи Альбедо и вулканическое влияние

Еще одним ускорителем отступления ледников является механизм обратной связи альбедо. Альбедо относится к отражательной способности поверхности; свежий снег и лед имеют высокое альбедо, отражающее большинство поступающей солнечной радиации и, таким образом, минимизирующее таяние. Однако, по мере того как ледники тоньше и их поверхности становятся темнее из-за обломков или талых прудов, их альбедо уменьшается, что приводит к большему поглощению солнечной радиации и увеличению таяния. В Патагонии этот эффект усиливается частым осаждением мелкого вулканического пепла из многочисленных активных вулканов региона, таких как гора Гудзон и Кальбуко. Этот слой пепла темнеет ледяную поверхность, уменьшая отражательную способность и может усиливать скорость таяния на 30-50% на некоторых ледовых полях.

Помимо вулканического пепла, пыль с открытой местности и ледниковый моренный материал ещё больше снижает альбедо поверхности. Эта комбинация создаёт самоподкрепляющийся цикл: по мере таяния льда выводится всё больше обломков, что ещё больше темнеет поверхность, приводя к ещё большему таянию. Этот локальный фактор является критическим компонентом ускоренного ледникового отступления, наблюдаемого в Патагонии.

Океаническое принуждение и динамика ледникового кальвирования

Многие патагонские ледники заканчиваются в глубоких фьордах или больших ледниковых озерах, что делает их особенно чувствительными к океанографическим изменениям. Более теплая температура воды в океане, увеличивающаяся на 1 ° C в некоторых фьордах за последние несколько десятилетий, подрывает плавающие ледяные языки ледников приливной воды, увеличивая плавление подводных лодок на их откалывающих фронтах. Это подводное таяние ослабляет ледо-океанический интерфейс, заставляя откалывающие фронты отступать, а ледник истончаться снизу.

Этот подводный расплав часто является доминирующим процессом, приводящим к быстрому отступлению в ледниках приливной воды. Например, ледник Упсала и Ледник Видма на Южном Патагонском ледяном поле резко отступили, а скорость отела возрастает, поскольку теплая вода подрывает их конечный уровень. Океаническое воздействие не однородно по ледникам; те, кто покоится на мелководных подоконниках, могут испытывать временную стабилизацию из-за физических барьеров. Однако, как только эти подоконники погружаются или пересекаются фронтом ледника, быстрое отступление в более глубокие воды. Это проявляется в поведении нескольких ледников в Северном Патагонском ледяном поле, где внезапные ускорения в отступление коррелируют с изменениями фьордовой батиметрии и температуры океана.

Антропогенные вклады и естественная изменчивость

В то время как естественная изменчивость климата, такая как колебания в Южном кольцевом режиме и Эль-Ниньо-Южное колебание, играет роль в поведении ледников из года в год, долгосрочная тенденция потепления и резкое ускорение отступления с 1980-х годов в подавляющем большинстве объясняется антропогенными выбросами парниковых газов. Индустриализация, обезлесение и изменения в землепользовании привели к глобальному увеличению концентрации CO2 в атмосфере и других парниковых газов, усиливая парниковый эффект и потепление глобального и регионального климата.

В Патагонии вырубка лесов в предгорьях Анд изменила местные микроклиматы за счет снижения влажности и повышения температуры поверхности, хотя этот эффект считается вторичным по сравнению с глобальными последствиями изменения климата. Тем не менее, эти местные изменения могут усугубить отступление ледников, изменив характер осадков и балансы поверхностной энергии.

Ледники Патагонии функционируют как крупномасштабный термометр антропоцена, их наблюдаемые реакции тесно связаны с моделированием климатических моделей, которые включают повышение уровня CO2 и другие антропогенные воздействия. Их отступление служит ярким индикатором более широких экологических преобразований, происходящих по всей планете.

Отступление: ключевые ледники и ставки

Общая потеря льда от патагонских ледяных полей является одной из самых высоких среди всех горных ледниковых областей на Земле. Только Южное Патагонское ледяное поле потеряло около 50 кубических километров льда в год за последние два десятилетия, способствуя примерно 0,04 миллиметра в год глобальному повышению уровня моря. Несколько знаковых ледников иллюстрируют эту тенденцию, каждый с уникальным поведением, сформированным их местной географией и климатическими условиями:

  • Серый ледник, расположенный в национальном парке Торрес-дель-Пайн в Чили, потерял более 20 квадратных километров площади с 1980-х годов. Его отступление создало глубокое, быстро расширяющееся проледниковое озеро, изменив динамику отела ледника и местную гидрологию. Некогда массивный ледяной фронт стал зазубренным и фрагментированным, уменьшив его стабильность и увеличив частоту отела.
  • Ледник Pio XI (также известный как ледник Брюггена) является заметным исключением из общей тенденции. Этот ледник продвинулся в последние десятилетия, вероятно, из-за его уникальной геометрии, конфигурации породы и возможного поведения всплеска - явление, характеризующееся периодическим быстрым движением вперед. Однако недавние исследования показывают, что это продвижение замедляется, и это не компенсирует широко распространенное отступление и потерю массы в других местах в Патагонии.
  • Ледник Перито Морено часто упоминается как один из немногих патагонских ледников, который выглядит относительно стабильным, сохраняя почти постоянное положение конца. Однако недавние исследования показывают, что, хотя морда остается относительно фиксированной, ледник истончается, особенно вблизи его конца. Эта очевидная стабильность в значительной степени объясняется его уникальной гидравлической установкой и динамикой отела ледяной плотины озера Аргентино, которая временно стабилизирует положение ледника, но не может предотвратить долгосрочную потерю массы.
  • Сан-Рафаэльский ледник в Чили отступил на несколько километров вверх по фьорду, обнажив новые береговые линии и изменив структуру солености и циркуляции окружающих вод. Эти изменения оказывают местное экологическое воздействие и служат видимым маркером продолжающихся климатических сдвигов.

Вариабельность ледников — некоторые быстро отступают, другие продвигаются или стабильны — подчеркивает важность местных факторов, таких как топография кровати, стиль отела, толщина льда и покрытие мусора. Несмотря на эту неоднородность, общий баланс массы патагонских ледовых полей был неизменно отрицательным с тех пор, как точные измерения начались в 1970-х годах, подчеркивая постоянную тенденцию потери льда.

Влияние ледникового отступления на гидрологию и экосистемы

Отступление патагонских ледников оказывает глубокое и многогранное воздействие на региональные водные ресурсы и экосистемы. В краткосрочной перспективе увеличение талой воды от ускоренного отступления ледников временно увеличивает потоки рек. Этот усиленный поток приносит пользу гидроэлектроэнергетике, что имеет решающее значение для Чили, которая в значительной степени зависит от гидроэнергетики, и поддерживает сельскохозяйственное орошение в некоторых бассейнах. Многие гидроэлектростанции расположены в речных системах, питаемых ледниками, и увеличение талой воды позволило расширить мощности по производству энергии в последние десятилетия.

Однако по мере того, как ледники продолжают сокращаться, их объемы уменьшаются, а сроки стока талой воды сдвигаются. Пик сезона таяния наступает в начале года, а летние потоки снижаются после достижения критического порога, известного как «пиковая вода». Это явление уже наблюдалось в нескольких патагонских водосборных бассейнах к востоку от ледовых полей, где сброс рек в засушливые летние месяцы уменьшился. Сокращение летних потоков угрожает продуктивности сельского хозяйства, особенно на засушливых плато Аргентинской Патагонии, где ледники служат важнейшими буферами воды в сухой сезон.

Повышение уровня моря и глобальное воздействие

Хотя Патагония содержит лишь небольшую часть ледникового льда в мире, ее вклад в глобальное среднее повышение уровня моря непропорционально высок из-за быстрого истончения и скорости отела. Вместе, ледяные поля Патагонии вносят примерно 0,04 - 0,05 миллиметра в год к повышению уровня моря, что составляет приблизительно 5-6% от общего вклада горных ледников во всем мире. Хотя эти цифры могут показаться небольшими, совокупный эффект за десятилетия существенен. Потеря льда из Патагонии только с 2000 года добавила почти 1 миллиметр к глобальному уровню моря.

Продолжающиеся и, возможно, ускоряющиеся массовые потери от этих ледовых полей представляют значительную угрозу для прибрежных сообществ во всем мире, особенно в низменных островных государствах и дельта-регионах.Потеря патагонского льда является частью более широкой картины отступления ледников и потери массы льда, происходящих во многих горных хребтах и полярных регионах, что способствует росту океанов и увеличению риска наводнений.

Биоразнообразие и экосистемные сдвиги

Отступление ледников изменяет экосистемы Патагонии тонким, но экологически значимым образом. По мере таяния льда появляются вновь открытые наземные и пресноводные среды обитания, что позволяет первопроходцам видов растений и бентическим сообществам колонизировать эти районы. Проледниковые озера, образованные отступающими ледниками, становятся богатыми осадками средами, поддерживающими высокий уровень первичной продуктивности и разнообразную водную жизнь.

Однако общая потеря ледниковой талой воды может привести к нескольким неблагоприятным экологическим последствиям. Снижение потока может вызвать понижение температуры потока, изменение циклов питательных веществ и снижение популяций холодно адаптированных видов рыб, таких как лосось, которые важны как с экологической, так и с экономической точки зрения. В фьордных системах снижение притока пресной воды повышает уровень солености и изменяет личиночные структуры набора морских беспозвоночных, с каскадным воздействием на пищевые сети.

Долгосрочные экологические траектории в Патагонии, как ожидается, будут смещаться в сторону более наземных экосистем с меньшим гидрологическим буферизацией. Этот переход может привести к уменьшению среды обитания для видов холодной воды и повышению уязвимости к засухам и лесным пожарам. Усилия по сохранению должны учитывать эти динамические изменения для защиты биоразнообразия и экосистемных услуг.

Туризм и культурное наследие

Ледники Патагонии являются главной привлекательностью для глобального туризма, с знаковыми местами, такими как Перито Морено, Серый ледник и массив Торрес-дель-Пайн, привлекающий сотни тысяч посетителей ежегодно. Ледниковый туризм поддерживает местную экономику через гостеприимство, руководящие услуги и транспорт, обеспечивая жизненно важный доход отдаленным общинам.

Однако ледниковое отступление угрожает устойчивости этого сектора туризма. По мере того, как ледники сокращаются, их ледяные стены становятся менее доступными и отелевые события - когда-то впечатляющая природная достопримечательность - становятся менее частыми или происходят в менее заметных местах. Это уменьшает опыт посетителей и может со временем уменьшить количество туристов. Кроме того, инфраструктура и тропы, предназначенные для стабильных ледниковых условий, могут потребовать дорогостоящей адаптации или устареть.

Помимо экономики, ледники Патагонии имеют глубокое культурное значение для коренных общин, таких как Теуэльче и Селкнам. Эти народы традиционно жили в тени этих ледяных масс, встраивая ледники в свою космологию, устную историю и традиционные экологические знания. Потеря ледников разрушает это нематериальное культурное наследие и нарушает передачу знаний, имеющих решающее значение для устойчивого управления землей.

Будущие прогнозы и переломные моменты

Проект климатических моделей продолжил потепление над Патагонией, с повышением летней температуры между 2°C и 4°C к концу 21-го века при сценариях с высоким уровнем выбросов (Представительный концентрационный путь 8.5). Такое потепление поднимет высоту равновесной линии на несколько сотен метров, эффективно устраняя зоны накопления для многих низменных ледников. Это приведет к резкому ускорению отступления и потере массы, что потенциально приведет к полной диссоциации и исчезновению Северного Патагонского ледяного поля к 2200 году.

Ожидается, что Южно-Патагонский ледяной полей из-за его более высоких возвышений будет сохраняться дольше, но с существенно уменьшенной площадью и объемом.Потеря ледяной массы окажет глубокое влияние на региональную гидрологию, экосистемы и глобальное повышение уровня моря.

Критические точки переключения

Один критический переломный момент включает ледник Петрито Морено, который в настоящее время демонстрирует периодические циклы продвижения и отступления из-за ледяной плотины, которую он создает на озере Аргентино. В то время как этот ледник может продолжать свое циклическое поведение в течение некоторого времени, потепление климата может в конечном итоге нарушить тепловое и механическое равновесие системы озера-леда, что приведет к постоянному отступлению и потере текущей динамики.

Еще один ключевой переломный момент касается морских ледников, которые в настоящее время заземлены на мелководных подоконниках. Как только ледниковые фронты отступают за эти подоконники в более глубокие фьордовые бассейны, быстрое и необратимое отступление в более глубокие воды происходит из-за увеличения отела и таяния подводных лодок. Этот процесс уже наблюдается в ледниках Северного Патагонского ледяного поля и представляет собой основной источник будущей потери массы льда.

Стратегии адаптации и смягчения

Для решения проблем, связанных с отступлением ледников в Патагонии, необходимо сочетание усилий по адаптации к местным условиям и смягчению последствий глобального потепления. На местном уровне инфраструктура управления водными ресурсами должна быть диверсифицирована и стать более устойчивой. Строительство водохранилищ, искусственных систем подзарядки и усовершенствованные методы орошения могут обеспечить защиту от изменчивости и возможного снижения запасов воды, питаемой ледниками. Операторам гидроэнергетики необходимо предвидеть постепенное сокращение летних потоков за счет интеграции возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и приливная энергия, в свои сети для поддержания надежной выработки электроэнергии.

Меры по адаптации на основе экосистем, такие как восстановление деградированных водно-болотных угодий и местных лесов в водоразделах, могут повысить удержание природных вод и повысить устойчивость к засухам и наводнениям.Программы надежного мониторинга, использующие спутниковую альтиметрию, бортовой лидар, автоматизированные метеорологические станции и измерения баланса массы ледников, необходимы для отслеживания изменений, обновления климатических моделей и информирования стратегий адаптивного управления.

В глобальном масштабе, глубокое и устойчивое сокращение выбросов парниковых газов остается единственным эффективным средством, чтобы замедлить и в конечном итоге остановить потепление, которое приводит к отступлению ледников. Международные соглашения, такие как Парижское соглашение, в сочетании с национальной политикой, способствующей возобновляемой энергии, ценообразованию на углерод и сокращению обезлесения, определят, стабилизируются ли патагонские ледники при меньшем равновесии или исчезнут вообще. Шестой оценочный доклад МГЭИК подчеркивает срочность: почти все сценарии с 1,5 ° C или 2 ° C потепления по-прежнему приводят к существенной потере льда из Анд к 2100 году, но более высокие пути выбросов приводят к почти полному оледенению.

Заключение

Ледниковое отступление в Патагонии является явным и измеримым симптомом глобального изменения климата, обусловленного повышением температуры, изменением структуры осадков, потеплением океана и механизмами положительной обратной связи, такими как сокращение альбедо.Последствия этого отступления каскад через гидрологические системы, экосистемы, глобальное повышение уровня моря, экономики туризма и культурное наследие, иллюстрирующие взаимосвязь экологических и человеческих систем.

В то время как некоторые ледники в настоящее время демонстрируют временную стабильность или даже прогресс, общая траектория является одной из снижения. Без значительного смягчения выбросов парниковых газов и активных стратегий адаптации знаковые ледяные поля Патагонии сталкиваются с глубокими преобразованиями или исчезновением в течение этого столетия. Защита и понимание этих ледников не только жизненно важны для региональной экологической и экономической устойчивости, но также служат глобальным показателем продолжающихся последствий антропогенного изменения климата.