Глобальное распределение ледников и ледяных шапок

Ледники и ледяные шапки вместе покрывают примерно 10% поверхности Земли, действуя как обширные пресноводные водоемы, сохраняя около 68% пресной воды планеты. Их распределение крайне неравномерно, преимущественно сосредоточено в полярных регионах, но значительные ледяные массы также сохраняются в высокогорных горных хребтах на всех континентах, кроме Австралии. Понимание текущего масштаба, распределения и динамики этих ледяных масс имеет решающее значение для прогнозирования будущих климатических воздействий, наличия водных ресурсов и изменения уровня моря во всем мире.

Полярные ледяные щиты: Антарктида и Гренландия

Две самые большие ледяные массы на Земле - Антарктический Ледяной щит и Гренландский Ледяной щит, вместе удерживающие подавляющее большинство ледникового льда планеты. Антарктида содержит приблизительно 90% мирового льда, с предполагаемым объемом приблизительно 26,5 миллионов кубических километров. Если бы весь Антарктический Ледяной щит должен был растаять, глобальный уровень моря повысился бы на поразительные 58 метров, изменяя береговые линии во всем мире. Восточно-Антарктический Ледяной щит, как правило, более стабилен из-за его более холодных температур и более толстого льда, тогда как Западно-Антарктический Ледяной щит испытывает ускоренную потерю льда, поскольку потепление океанских вод разрушает его плавающие шельфовые ледники снизу.

Ледяной покров Гренландии, хотя и меньше по площади, покрывает примерно 1,7 миллиона квадратных километров и содержит достаточно льда, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 7,4 метра, если полностью растаял. За последнее десятилетие чистая потеря льда Гренландии выросла в среднем до 260 миллиардов тонн в год, более чем в четыре раза с 1990-х годов. Эта быстрая потеря обусловлена как увеличением поверхностного таяния из-за более высоких температур воздуха, так и ускоренным потоком ледников в океан.

Горные ледники и ледяные шапки

За полярными ледяными щитами горные ледники и более мелкие ледяные шапки распределены почти по всем основным горным хребтам во всем мире. Гималаи, Каракорум и Индукуш вместе образуют «Третий полюс», содержащий самый большой объем льда за пределами полярных регионов. Эти ледники являются источником некоторых из самых важных речных систем Азии, включая Инд, Ганге, Брахмапутру и Янцзы, которые в совокупности поставляют воду более чем 1,5 миллиардам человек.

В Южной Америке ледники Анд, особенно в Перу, Боливии и Чили, резко отступили в последние десятилетия, при этом многие тропические ледники исчезают полностью из-за повышения температуры. Аналогичным образом арктический архипелаг Шпицберген и ледяная шапка Исландии Ватнайёкюдль быстро теряют массу, отражая более широкую тенденцию потепления в полярных и субполярных регионах. В общей сложности горные ледники и ледяные шапки за пределами Гренландии и Антарктиды содержат примерно 160 000 кубических километров льда, которые при расплавлении могут способствовать примерно 0,4 метра глобальному повышению уровня моря.

Влияние тающего льда на уровень моря

Таяние ледников и ледяных шапок является вторым по величине вкладом в современное повышение уровня моря, уступая только океанскому тепловому расширению, вызванному потеплением. С начала 20-го века глобальные средние уровни моря выросли примерно на 21-24 сантиметра, причем темпы роста ускоряются особенно в последние десятилетия. Примерно одна треть этого подъема происходит из-за таяния ледяных щитов и ледников, а остальная часть в основном из-за термического расширения по мере нагревания морской воды. По мере того, как продолжается потеря массы льда, вклад таяния льда на суше в повышение уровня моря, по прогнозам, станет еще более доминирующим.

Гренландия и Антарктида: у тяжеловесов повышается уровень моря

И Гренландия, и Антарктический ледяной щит теряют лед все более быстрыми темпами. В период с 1992 по 2018 год Гренландия потеряла около 3,8 триллиона тонн льда, что способствовало примерно 10,6 миллиметров глобальному повышению уровня моря. За тот же период Антарктида потеряла около 2,7 триллиона тонн, повысив уровень моря на 7,6 миллиметров. В совокупности эти два ледяных щита способствуют примерно 1,3 миллиметра в год глобальному повышению уровня моря.

Важно отметить, что динамика ледяного покрова, такая как обрушение шельфового ледника и ускорение отводных ледников, может усилить сброс льда за пределы того, что предсказывают простые модели таяния. Дестабилизация шельфовых ледников, которые действуют как опорные пункты, сдерживающие внутренний лед, может привести к быстрому увеличению скорости потока ледников в океан. Это явление, известное как нестабильность морского ледяного покрова, вносит значительную неопределенность в прогнозы. Некоторые наихудшие сценарии оценивают, что уровень моря может подняться более чем на 2 метра к 2100 году, если эти обратные связи ускорятся без контроля.

Тепловое расширение против вклада мельтвотер

По мере повышения глобальной температуры морская вода расширяется — процесс, называемый тепловым расширением, — на который в настоящее время приходится около 40% наблюдаемого повышения уровня моря. Однако вклад таяния сухопутного льда увеличивается быстрее. Мелководье из ледников и ледяных шапок напрямую увеличивает объем океана, тогда как таяние морского льда не поднимает уровень моря, потому что он уже плавает и вытесняет свой собственный вес.

Это различие имеет решающее значение: только лед, хранящийся на суше, такой как ледяные щиты Гренландии и Антарктики и горные ледники, может способствовать повышению уровня моря, когда он тает.Ускоряющаяся потеря этого наземного льда представляет наибольшую угрозу для прибрежных общин во всем мире, особенно в связи с тем, что уязвимые группы населения и инфраструктура сосредоточены вблизи береговых линий.

Географические особенности, связанные с таянием льда

Отступление ледников глубоко преобразует ландшафт, часто драматическими и иногда опасными способами. Понимание этих географических изменений имеет важное значение для оценки рисков и планирования будущих экологических и социальных воздействий в горных и полярных регионах.

Ледниковые озера и внезапные наводнения

По мере отступления ледников талая вода часто накапливается в углублениях, вырезанных льдом, образуя ледниковые озера. Многие из этих озер затуманены моренами — свободными скоплениями горных пород и осадочных пород — или оставшимся льдом. Эти естественные плотины могут быть нестабильными, и их разрушение может вызвать катастрофические наводнения в ледниковых озерах (GLOFs). Такие наводнения вызвали значительные разрушения и потери жизни в горных регионах по всему миру, включая Гималаи, Анды и европейские Альпы.

Например, в 2013 году вспышка Чорабари в Уттаракханде, Индия, вызвала разрушительное наводнение, которое убило тысячи людей и разрушило инфраструктуру. Число и объем ледниковых озер за последние три десятилетия увеличились примерно на 50%, что обусловлено отступлением ледников и увеличением производства талой воды. Эта тенденция повышает риск будущих ГЛОФ, создавая срочные проблемы для мониторинга опасности и готовности общин в уязвимых горных регионах.

Изостатический отскок и субсидирование земли

Огромный вес толстых ледяных щитов угнетает земную кору под ними. Когда лёд тает, кора медленно восстанавливается в процессе, известном как ледниковая изостатическая регулировка (GIA). Этот отскок может продолжаться в течение тысяч лет после отступления льда. Такие регионы, как Скандинавия и части Канады, которые были покрыты массивными ледяными щитами во время последнего ледникового максимума, все еще растут со скоростью до 1 сантиметра в год из-за продолжающегося подъема.

И наоборот, в районах, где ледники в настоящее время быстро отступают, таких как Аляска и Патагония, может происходить локализованное оседание суши. Удаление массы льда дестабилизирует склоны и вызывает уплотнение грунта, особенно в регионах с насыщенными мягкими отложениями. Это оседание может усугубить такие опасности, как оползни, и повысить уязвимость к наводнениям в прилегающих низменных районах.

Дестабилизация склонов и оползни

Ледники часто занимают крутые долины, оказывая боковую поддержку стенам долины. По мере отступления ледников потеря этого подкрепляющего эффекта может спровоцировать масштабные обвалы и оползни. Сочетание потери льда и оттаивания вечной мерзлоты ослабляет устойчивость пород, увеличивая частоту и величину провалов склонов в оледенелых горных районах.

Заметный пример произошел в 2017 году в западной Гренландии, где истончение близлежащего ледника было связано с массивным оползнем, который отправил камни и обломки во фьорд, вызвав цунами, опустошившее деревню Нуугаациак и вызвавшее четыре смертельных случая. Аналогичные события были задокументированы в Европейских Альпах, Андах и Гималаях. Эти опасности напрямую угрожают горным сообществам, транспортным маршрутам, гидроэнергетической инфраструктуре и туристическим объектам, подчеркивая необходимость комплексных стратегий управления рисками.

Ключевые факты о тающем льду

  • Гренландский ледяной щит:] В случае полного таяния достаточно воды для повышения уровня мирового моря примерно на 7,4 метра.Ежегодные чистые потери льда увеличились с 51 миллиарда тонн в год в 1990-х годах до 286 миллиардов тонн в год в 2010-х годах.
  • Антарктический ледяной щит: Содержит приблизительно 90% мирового льда, способного поднять уровень моря приблизительно на 58 метров, если полностью растаял.Частичное разрушение Западно-Антарктического ледяного щита само по себе может способствовать повышению уровня моря на 3-5 метров в течение веков.
  • Арктическое усиление: Арктика нагревается в два-три раза быстрее, чем в среднем по миру, что приводит к сокращению площади летнего морского льда на 40% с 1980 года и ускорению потери льда из Гренландии и арктических ледников.
  • Гималайские ледники: По оценкам, с 1970-х годов они потеряли около 400 миллиардов тонн льда, а две трети могут исчезнуть к 2100 году, если нынешние тенденции сохранятся, что угрожает поставкам воды в сухой сезон почти для 2 миллиардов человек.
  • Европейские Альпы: Ледники потеряли около 60 % своего объёма с середины XIX века, с ускорившейся потерей за последние два десятилетия.Многие альпийские ледники сталкиваются с исчезновением к концу XXI века.

Сетка обратной связи и ускоренное плавление

Таяние льда не происходит с постоянной скоростью, а происходит под влиянием мощных механизмов обратной связи, которые могут ускорить потерю. Наиболее значимым является обратная связь альбедо, где поверхности снега и льда отражают до 90% поступающей солнечной радиации. При таянии этих поверхностей они выставляют более темные земли, почву или океанскую воду, которые поглощают больше солнечной энергии, повышая местные температуры и вызывая дальнейшее таяние. Эта положительная обратная связь особенно выражена в Арктике, где отступающий морской лед выявляет более темные поверхности океана, которые ускоряют региональное потепление и потерю льда.

Другая критическая обратная связь включает понижение поверхности Гренландского ледяного щита, поскольку он истончается, подвергая лед более теплым температурам воздуха на более низких высотах и ускоряя таяние. Мельтвотер может проникнуть и смазать ледяную базу, ускоряя поток льда к океану. В Антарктиде теплые океанские воды тают шельфовые ледники снизу, истончая эти опорные пункты, которые сдерживают внутренние ледники. Последующее ускорение сброса льда из ледников, таких как Сосновый остров и Твейтс в Западной Антарктиде - часто называемый «ледником Судного дня» - иллюстрирует нестабильность морского ледяного щита, которая может вызвать быструю, необратимую потерю льда.

Региональные тематические исследования

Арктическое усиление и потеря льда

Арктика является самым быстро нагревающимся регионом на Земле, температура в два-три раза превышает среднемировой из-за усиления Арктики. С начала спутникового мониторинга в 1979 году площадь летнего морского льда снижалась более чем на 12% за десятилетие. Эта потеря не только подпитывает дальнейшее потепление через обратную связь альбедо, но и нарушает атмосферную циркуляцию, влияя на погоду далеко за пределами полярного региона.

Потеря льда Гренландией возникает как из-за таяния поверхности, так и из-за ускорения прекращения ледников в океане. В 2019 году Гренландия пережила беспрецедентное событие таяния, потеряв 532 миллиарда тонн льда за один год — крупнейшая годовая потеря за всю историю наблюдений. Это событие было связано с устойчивыми системами высокого давления, которые принесли необычно теплые воздушные массы над ледяным щитом.

Гималайские ледники – Водяные башни Азии

В регионе Гиндукуш-Гималайский ледник содержится самый большой объем льда за пределами полярных регионов, в ледниках которого хранится около 600 млрд тонн льда. Эти ледники тают примерно на 65% быстрее, чем в период 2000-2011 гг. В то время как ускоренное таяние первоначально увеличивает потоки рек, возможное сокращение объемов ледников угрожает снизить доступность воды в сухой сезон для миллионов людей.

Реки Инд, Ганга и Брахмапутра, жизненно важные для сельского хозяйства, гидроэнергетики и питьевой воды в Пакистане, Индии, Китае и Непале, сильно зависят от таяния ледников в сухой сезон. Сокращение ледниковой талой воды может серьезно повлиять на продовольственную безопасность и энергоснабжение. Кроме того, регион содержит более 2000 ледниковых озер, которые считаются потенциально опасными, усиливая риск наводнений (GLOFs).

Патагонский ледяной полей

Южное Патагонское ледяное поле, самая большая ледяная масса в Южном полушарии за пределами Антарктиды, теряет лед со скоростью около 20 миллиардов тонн в год — вдвое больше, чем два десятилетия назад. Эти ледники, одни из самых быстрых в мире, часто заканчиваются в глубоких фьордах, где более теплые океанские воды ускоряют таяние снизу.

Отступление этих ледников способствует примерно 0,04 миллиметра в год глобальному повышению уровня моря.Хотя по масштабам они меньше по сравнению с Гренландией и Антарктидой, патагонские ледяные поля служат важными показателями изменения климата в Южном полушарии и дают ценную информацию о взаимодействиях ледников и океанов и динамике ледников в условиях потепления.

Заключение

Таяние ледников и ледяных шапок коренным образом меняет географию Земли с широкими экологическими и социальными последствиями.От колоссальных ледяных щитов Гренландии и Антарктиды до жизненно важных горных ледников Гималаев и Анд, ускорение потери льда приводит к повышению уровня моря, изменяет ландшафты и увеличивает природные опасности, такие как наводнения, оползни и цунами.

Понимание сложных механизмов обратной связи и региональных изменений в реакции ледников имеет решающее значение для точных климатических прогнозов и эффективных стратегий адаптации.По мере того, как глобальные температуры продолжают расти, судьба этих замороженных водоемов будет глубоко влиять на доступность пресной воды, прибрежные сообщества и глобальные климатические системы для будущих поколений.