Table of Contents

Понять самый холодный температурный рекорд Земли

Самая холодная температура, когда-либо достоверно измеренная на Земле, произошла на станции Восток в Антарктиде 21 июля 1983 года, когда температура упала до -89,2 ° C (-128,6 ° F). Эта российская исследовательская станция, основанная Советским Союзом в 1957 году, находится на южном полюсе холода, что делает ее одной из самых экстремальных сред на нашей планете. Для сравнения, эта температура на 10,7 ° C (19,3 ° F) холоднее, чем сублимирующий сухой лед при давлении на уровне моря, иллюстрируя, насколько чрезвычайно холодными могут стать условия в интерьере Антарктиды.

Станция Восток - российская исследовательская станция во внутренней части Земли Принцессы Елизаветы, Антарктида, расположенная примерно в 1301 км (808 миль) от географического Южного полюса, в середине Восточно-Антарктического ледяного щита. Это отдаленное местоположение стало синонимом экстремального холода, представляя пределы естественных температур на поверхности Земли. Рекордное измерение стояло более четырех десятилетий, служа эталоном для понимания экстремальных климатических условий планеты.

Историческое рекордное событие

Точное измерение

Самая низкая достоверно измеренная температура на Земле −89,2 °C (−128,6 °F) была зафиксирована в Востоке 21 июля 1983 года в 05:45 по московскому времени, что составляло 07:45 по часовому поясу Восток, и 01:45 UTC. Фактическая сообщенная температура составляла -89,2 °C, как показано в журнале ежемесячных сводок, который был сфотографирован в метеорологическом офисе Восток в январе 1991 года. Эта тщательная документация обеспечивает точность и надежность этого экстраординарного измерения.

Эта температура была на 54 градуса холоднее, чем в среднем по зиме в Востоке, и представляет собой самую холодную температуру, когда-либо зарегистрированную на Земле. Рекордно низкая температура была измерена после почти линейного охлаждения более 30 К в течение 10-дневного периода от близких к средним июльским температурам, демонстрируя, что это был не просто типичный зимний день, а скорее исключительное сближение атмосферных условий.

Как подтверждалась запись

Этот рекорд был подтвержден Арктическим и Антарктическим научно-исследовательским институтом в Ленинграде (Санкт-Петербург), Россия. Научное сообщество тщательно проверило это измерение, сделав его официальным рекордом самой низкой природной температуры, когда-либо непосредственно измеренной на поверхности Земли. Процесс подтверждения включал тщательный анализ метеорологических приборов, протоколов наблюдений и атмосферных условий, присутствующих во время события.

Интересно, что некоторые источники первоначально дали эту температуру как -89,4 °C, но ошибка, вероятно, была результатом преобразования от Цельсия до Фаренгейта и округления до -129 °F, а затем обратного преобразования в Цельсия. Это подчеркивает важность поддержания точных записей и проблемы преобразования единиц в научных измерениях.

Почему на станции Восток так холодно

Географические и топографические факторы

Станция Восток стоит на высоте 3488 метров (11 444 футов), помещая ее высоко на Восточно-Антарктическом ледяном щите. По мере подъема на высоту температура воздуха снижается на 6,5 °C на каждый 1 км, а поскольку средняя высота Антарктиды составляет 2,3 км, воздух намного холоднее по сравнению с Северным Ледовитым океаном, который находится на уровне моря. Этот фактор возвышения является одной из основных причин, по которой Антарктида значительно холоднее, чем арктический регион.

Станция Восток расположена далеко от умеренного влияния океанов (более 1000 км от ближайшего морского побережья) и высокой широты, что приводит к почти трехмесячной гражданской полярной ночи каждый год (начало мая до конца июля). Антарктида - это гигантский массив суши, который получает очень мало тепла от океана, в то время как ледяной покров Арктики относительно тонкий и под ним есть целый океан. Это фундаментальное географическое различие объясняет, почему Антарктида держит рекорд самых холодных температур Земли.

Атмосферные условия

Станция Восток имеет ледяной климат с годовым количеством осадков всего 22 миллиметра (0,87 дюйма), все это происходит как снег, что делает его одним из самых сухих мест на Земле. Воздух в Антарктиде также очень сухой, а низкие температуры приводят к очень низкой абсолютной влажности, что означает, что сухая кожа и трещины губ являются постоянной проблемой для ученых и экспедиционеров, работающих на континенте.

Высокая отражательная способность (альбедо) снега и льда вызывает отражение до 85% инсоляции, тем самым ограничивая поглощение солнечной радиации на уровне земли и ограничивая количество потепления, которое может произойти в летние месяцы. Этот эффект альбедо создает самоукрепляющийся цикл, когда белая поверхность отражает солнечный свет, предотвращая потепление и поддерживая экстремальные холодные условия.

Феномен полярной ночи

Полярная ночь длится примерно 120 дней на Восток, с конца апреля до середины августа, в том числе 85 непрерывных дней гражданской полярной ночи.Полярная ночь — явление, которое происходит в самых северных и южных областях Земли, когда Солнце остается ниже горизонта более 24 часов, и это происходит только внутри полярных кругов.

Самый холодный период на внутреннем полярном плато обычно происходит в конце августа, непосредственно перед возвращением солнца после долгой полярной ночи.Во время этой продолжительной темноты исходящее земное излучение значительно превышает поглощенное поступающее солнечное излучение, что приводит к сильному поверхностному охлаждению и порождает характерные антарктические температурные инверсии, при которых температура повышается от поверхности вверх примерно до 1000 футов над поверхностью.

Пять критических условий, стоящих за рекордом 1983 года

Ученые провели подробный анализ, чтобы понять, почему температура упала так резко в тот июльский день 1983 года. Это событие произошло из-за пяти конкретных условий, которые возникли: (1) температура в ядре среднесферного вихря была на почти рекордно низком значении; (2) центр вихря переместился близко к станции; (3) почти круговой режим потока сохранялся вокруг станции в течение недели, что привело к очень малому теплому адвекции воздуха из более низких широт; (4) скорость поверхностного ветра была низкой для местоположения; и (5) облако или алмазная пыль не сообщалось выше станции в течение недели, способствуя потере тепла в космос через излучение длинноволнового излучения.

Крайний холод возник в результате отсутствия солнечной радиации, ясного неба, небольшого вертикального перемешивания, спокойного воздуха на длительную продолжительность и высокого возвышения станции.Каждый из этих факторов по отдельности способствует похолоданиям, но их одновременное возникновение создало идеальные условия для рекордного измерения. Сближение всех пяти условий относительно редкое, что объясняет, почему такие экстремальные температуры не наблюдаются каждую зиму, даже на "Востоке".

Исследователи обнаружили, что относительно теплый воздух, который обычно течет над Южным океаном к антарктическому плато, почти прекратился в этот период, а поток холодного воздуха, окружающий Восток, предотвратил смешивание более теплого воздуха с более низких широт, изолировал зону станции от теплого воздушного потока и вызвал почти оптимальные условия охлаждения.Эта атмосферная изоляция имела решающее значение для достижения рекордно низкой температуры.

Температура воздуха: спутниковые открытия

Измерения температуры поверхности из космоса

В то время как Vostok держит рекорд для прямых измерений температуры воздуха, спутниковые наблюдения обнаружили еще более холодные температуры поверхности в Антарктиде.10 августа 2010 спутниковые наблюдения показали температуру поверхности −92 ° C (−134 ° F; 181 K) при 81 ° 48'S 59 ° 18'E, вдоль хребта между Куполом Аргусом и Куполом Фудзи, на высоте 3900 м (12 800 футов), и результат был сообщен на 46-м ежегодном собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско, Калифорния, в декабре 2013.

Самая низкая зарегистрированная температура любого места на поверхности Земли при 81°48'S 63°30'E была пересмотрена с новыми данными в 2018 году почти в 100 местах, в диапазоне от -93,2 °C (-135,8 °F) до -98 °C (-144,4 °F). Около минус 144 °F - самое холодное известное место на планете согласно недавним спутниковым измерениям, зарегистрированным на ледяном щите глубоко в середине Антарктиды во время долгой темной полярной зимы, и команда считает, что это примерно так же холодно, как это может быть в нашем уголке Солнечной системы.

Почему эти записи не являются официальными

Значение не указано как рекордно низкая температура, поскольку оно измерялось дистанционное зондирование со спутника, а не наземными термометрами, в отличие от рекорда 1983 года, и объявленная температура отражает температуру поверхности льда, в то время как показания «Востока» измеряли воздух над льдом, поэтому эти два измерения не являются непосредственно сопоставимыми. Эти измерения являются косвенными и не считаются «официальными» записями такими организациями, как Всемирная метеорологическая организация (ВМО), которая требует прямого измерения калиброванным термометром.

Воздух прогревается на несколько градусов прямо над поверхностью, и, сравнивая спутниковые измерения с данными ближайших метеостанций, исследователи выяснили, что температура воздуха в этом регионе будет немного теплее вблизи высоты головы человека, около минус 137 ° F, но прямо на поверхности, где ваши ноги будут касаться снега, они увидели температуры минус 144 ° F. Этот температурный градиент вблизи поверхности является важным фактором при сравнении различных методов измерения.

Потенциал даже более низких температур

Ученые подсчитали, что если произойдет более длительный период изоляции, температура поверхности в Востоке может упасть примерно до -96 ° C. Более высокий участок Купола Аргуса обычно на 5-6 К холоднее, чем Восток, поэтому имеет потенциал для записи еще более низкой температуры. Профессор Тернер предположил, что если бы на гребне были локально плоские области выше, то температура могла бы упасть до -95 ° C.

Эти прогнозы предполагают, что самые холодные естественные температуры Земли, возможно, еще не наблюдались, и что при правильных условиях в недрах Антарктиды может быть зарегистрировано даже более экстремальное холодное время.Однако такие условия потребовали бы еще более длительного периода атмосферной изоляции и ясного неба, чем то, что произошло в 1983 году.

Жизнь и исследования на станции Восток

История и операции станции

Станция Восток была создана 16 декабря 1957 года в Международный геофизический год 2-й советской антарктической экспедицией и эксплуатировалась круглогодично более 72 лет, хотя станция была временно закрыта с января 1962 года по январь 1963 года, с февраля по ноябрь 1994 года, а зимой 2003 года.28 января 2024 года президент России Владимир Путин принял участие в церемонии ввода в эксплуатацию зимовочного комплекса станции по видеосвязи, подчеркнув сохраняющуюся важность этого удаленного исследовательского объекта.

Около 25 человек обычно базируются в Востоке в летние месяцы, в течение которых средняя температура составляет —30 градусов Цельсия и классифицируется как «лето», а зимой — только 13 человек, и они сталкиваются с воздухом с минимальной влажностью или содержанием кислорода, сильными ветрами, отключениями электроэнергии и около четырех месяцев только в ночное время.Проблемы жизни и работы в Востоке выходят далеко за рамки экстремального холода.

Температурные экстремумы в течение всего года

Средняя температура холодного сезона (с апреля по сентябрь) составляет около −66 °C (−87 °F), в то время как средняя температура теплого сезона (с октября по март) составляет около −44 °C (−47 °F). Самая теплая зарегистрированная температура на Востоке составляет −14,0 °C (6,8 °F), которая произошла 5 января 1974 года, а самым холодным месяцем был август 1987 года со средней температурой −75,4 °C (−103,7 °F), а самым теплым месяцем был декабрь 1989 года со средней температурой −28 °C (−18 °F).

Хотя это не подтверждено, было сообщено, что Восток достиг температуры −91 ° C (−132 ° F) 28 июля 1997, который был бы еще холоднее, чем рекорд 1983 года. Однако без официального подтверждения, измерение 1983 года остается признанным рекордом для самой холодной непосредственно измеренной температуры воздуха на Земле.

Научно-исследовательская деятельность

Исследования на «Востоке» включают бурение ледяного керна и магнитометрию. Под руководством профессора Бориса Кудряшова были получены древние образцы ледяного керна, а здание бурового комплекса было определено Историческим местом или памятником (HSM 88) по предложению России на Консультативном совещании по Договору об Антарктике. Эти ледяные керны предоставляют бесценную информацию об истории климата Земли, охватывающей сотни тысяч лет.

Станция расположена над озером Восток, одним из крупнейших подледниковых озер Антарктиды. Озеро Восток находится на глубине около 4000 метров (13000 футов) ниже поверхности центрального антарктического ледяного щита и занимает площадь 14000 квадратных километров (5400 кв. миль). Это скрытое озеро стало предметом интенсивного научного интереса, поскольку оно может содержать уникальную микробную жизнь, которая была изолирована от поверхности в течение миллионов лет.

Антарктида: самый холодный континент

Почему Антарктида холоднее Арктики

Причина большой климатической разницы между Арктикой и Антарктикой в первую очередь заключается в их обратном распределении суши и моря: Арктика — это океан, окруженный сушей, в то время как Антарктида — это континент, окруженный океаном, а Северный Ледовитый океан, климатоснижающий источник тепла, не имеет аналога на Южном полюсе, большая высота и постоянно отражающий снежный покров которого вместо этого усиливают его полярный климат.

На станции Южного полюса средняя месячная летняя температура составляет −18 ° F, а средняя зимняя месячная температура составляет −76 ° F, которые намного холоднее, чем температура Северного полюса, которые в среднем −40 ° F зимой и 32 ° F — прямо на пороге таяния — летом. Для сравнения, Южный полюс, из-за его более низкого возвышения, в среднем на 5-10 ° C (9-18 ° F) теплее, чем Восток, и самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Южном полюсе, составляет −82,8 ° C (−117 ° F).

Уникальные климатические характеристики Антарктиды

Климат Антарктиды самый холодный на Земле, и континент также чрезвычайно сухой (это пустыня), в среднем 166 мм (6,5 дюйма) осадков в год. Внутреннее пространство Антарктиды получает так мало осадков, что оно считается одним из самых сухих пустынь в мире, и Антарктическая программа США сообщает, что в целом по континенту Антарктида получает в среднем около 2 дюймов осадков в год.

Почти вся Антарктида покрыта ледяным покровом, который в среднем составляет не менее 1500 м (5000 футов) толщиной, и Антарктида содержит 90% мирового льда и более 70% его пресной воды. Благодаря толстому льду высота Антарктики составляет в среднем более 6000 футов (более мили над уровнем моря), а самые высокие части ледяного покрова, недалеко от центра Восточной Антарктиды, соперничают с высотой его самых высоких гор, на высоте почти 13 500 футов.

Парадокс солнечного света

Восток — одно из самых солнечных мест на Земле, несмотря на отсутствие солнечного света вообще в период с мая по август; в год больше солнечных часов, чем даже в самых солнечных местах в Южной Африке, Австралии и на Аравийском полуострове, а Восток имеет самый высокий солнечный свет в течение любого календарного месяца на Земле, в среднем 708,8 часов солнечного света в декабре или 22,9 часа в день.Этот парадокс происходит потому, что в течение полярного дня летом солнце никогда не заходит, обеспечивая непрерывный дневной свет в течение месяцев.

Другие рекорды холодной температуры по всему миру

Записи с Northern Hemisphere Records

6 февраля 1933 года на метеостанции Оймякона была зафиксирована температура −67,7 °C (−89,9 °F), и в то время это была самая холодная достоверно измеренная температура для Северного полушария.Маленький городок Оймякон в России — самый холодный постоянно населённый пункт, а самая низкая температура была измерена 6 февраля 1933 года, когда температура в городе достигла —67,7 градусов Цельсия.

Однако Всемирная метеорологическая организация признала в 2020 году температуру −69,6 °C (−93,3 °F), измеренную вблизи топографической вершины Гренландского ледяного щита 22 декабря 1991 года, самой низкой в Северном полушарии, а рекорд был измерен на автоматической метеостанции и был обнаружен спустя почти 30 лет. Это свидетельствует о том, что даже в хорошо изученных регионах новые температурные записи все еще можно обнаружить в исторических данных.

Для сравнения, самая холодная температура, когда-либо зарегистрированная в США с уровнем ниже 48 градусов, была минус 70 градусов по Фаренгейту (-57 градусов по Цельсию) на Роджерс-Пасс, Монт., 20 января 1954 года. Это показывает, что даже самые холодные температуры в континентальных Соединенных Штатах значительно теплее, чем те, которые наблюдались в Антарктиде или в самых холодных частях Арктики.

Исторические измерения Антарктики

Следующее надежное измерение было сделано в течение сезона 1957 года на станции Амундсена-Скотта на Южном полюсе в Антарктиде, удалив −73,6 ° C (−100,5 ° F; 199,6 K) 11 мая и −74,5 ° C (−102,1 ° F; 198,7 K) 17 сентября, и следующая мировая рекордно низкая температура была показана −88,3 ° C (−126,9 ° F; 184,8 K), измеренная на советской станции Восток в 1968 году на Антарктическом плато. Эти более ранние записи на Восток показали, что станция была последовательно одним из самых холодных мест на Земле, установив основу для рекорда 1983 года.

Изменение климата и будущее Антарктиды

Сложные модели потепления

Несмотря на свою изоляцию, Антарктида испытала потепление и потерю льда в последние десятилетия, вызванную выбросами парниковых газов, с Западным потеплением Антарктиды более чем на 0,1 ° C за десятилетие с 1950-х до 2000-х, и открытый Антарктический полуостров прогрелся на 3 ° C (5,4 ° F) с середины 20-го века, в то время как более холодная, более стабильная Восточная Антарктида не показала никакого потепления до 2000-х.

Антарктида нагревалась со скоростью около 0,12 градуса Цельсия (0,22 градуса F) за десятилетие с 1957 года, для общего среднего повышения температуры на 0,5 градуса Цельсия (1 градус F). Однако длительное наблюдаемое потепление наблюдается на Антарктическом полуострове и в Западной Антарктиде, со скромным похолоданием в частях Восточной Антарктиды, особенно во время австралийской осени и зимы. Это демонстрирует, что изменение климата влияет на разные части Антарктиды по-разному.

Региональные изменения в температурных тенденциях

Антарктический полуостров, часть Антарктиды, наиболее удаленная от Южного полюса, быстро нагревается, в пять раз быстрее, чем в среднем по миру, и с 1950 года Антарктический полуостров прогрелся почти на 3 ° C (5,4 ° F), что является более теплым, чем где-либо еще в Южном полушарии. Это быстрое потепление привело к драматическим изменениям в регионе, включая обрушение шельфовых ледников и изменения в популяциях диких животных.

Над Восточной Антарктидой, которая намного выше по высоте, температурные тенденции было труднее оценить, и исследование 2014 года пришло к выводу, что температуры поднимались на 0,11 ± 0,16 ° F за десятилетие между 1958-2012 годами, но эта тенденция не была статистически значимой, в то время как на станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе, расположенной в Восточной Антарктиде, температура остыла в последние десятилетия, с обзорным документом 2014 года, предполагающим, что тенденция охлаждения может быть связана с меньшим количеством теплых воздушных масс океана, достигающих внутренней части континента.

Потепление океана и потеря льда

Вокруг Антарктиды Южный океан поглотил больше океанической жары, чем любой другой океан, и видел сильное потепление на глубинах ниже 2000 м (6600 футов), с океаном вокруг Западной Антарктики потепление на 1 ° C (1,8 ° F) с 1955, и потепление Южного океана вокруг Антарктиды вызвало ослабление или крах шельфовых ледников, которые плавают только на шельфе ледников и стабилизируют их.

В период с 1992 по 2017 год Антарктида потеряла более трех триллионов тонн льда, большая часть которого пришла из Западно-Антарктического ледяного щита, а некоторые из наиболее драматических последствий потепления — это обрушение шельфовых ледников в Западной Антарктиде, которое вызвано потеплением. Эти изменения имеют значительные последствия для глобального уровня моря и моделей циркуляции океана.

Будущие прогнозы

В соответствии с наиболее интенсивным сценарием изменения климата, известным как RCP8.5, модели прогнозируют повышение температуры поверхности Антарктики на 3 °C (5,4 °F) к 2070 году и на 4 °C (7,2 °F) в среднем к 2100 году, что будет сопровождаться увеличением осадков на 30% и уменьшением морского льда на 30% к 2100 году. Эти прогнозы предполагают, что Антарктида будет продолжать испытывать значительные изменения в ближайшие десятилетия, хотя она остается самым холодным континентом на Земле.

Антарктика настолько холодна, что даже при повышении на несколько градусов температура, как правило, останется ниже точки таяния льда. Это означает, что, хотя Антарктида нагревается, она, вероятно, останется замороженным континентом в обозримом будущем, хотя скорость и степень потери льда будут по-прежнему критическими факторами глобального изменения климата.

Наука экстремального холода

Понимание температурных инверсий

В середине австралийской зимы наблюдается очень сильная инверсия температуры поверхности, которая, как показывает анализ, составляет порядка 25 К у Восток, а во время описываемого события разница температур между поверхностью и 500 ГПа у Восток увеличилась с 20,9 К при 0000 UT 11 июля до 34,7 К при 0000 UT 21 июля. Эти температурные инверсии характерны для полярных регионов и играют решающую роль в создании экстремальных холодных условий.

Температурные инверсии происходят, когда холодный, плотный воздух оседает вблизи поверхности, в то время как более теплый воздух остается в воздухе. Это противоположно нормальному профилю температуры атмосферы и особенно выражено в Антарктиде зимой. Слой инверсии действует как крышка, захватывая самый холодный воздух на поверхности и предотвращая смешивание с более теплым воздухом сверху.

Роль радиационного охлаждения

Не имея тяжелого и защитного слоя, богатого водяным паром, который в других областях поглощает и излучает на Землю длинноволновое излучение, поверхность Антарктики легко теряет тепловую энергию в космос.Во время сухих периодов в Антарктиде, когда большая часть водяного пара вырвана из атмосферы, она начинает открывать окно, которое обычно не открыто нигде на Земле, и слабое тепло, излучаемое ледяным щитом, может ускользнуть в космос, оставляя ледяную поверхность еще холоднее.

Этот процесс радиационного охлаждения наиболее эффективен, когда небо чистое и атмосфера сухая. Водяной пар и облака обычно действуют как одеяло, поглощая исходящее инфракрасное излучение и повторно излучая часть его обратно на поверхность. В сухих, ясных условиях Антарктиды этот эффект одеяла минимизирован, что позволяет максимальное теплопотеря в космос.

Катабатские ветры

Из-за высокого среднего возвышения в Антарктиде также меньше атмосферного давления, более низкое давление воздуха, которое способствует поддержанию региона холодным, и высокая средняя высота позволяет холодному воздуху падать вниз и от Антарктиды (это называется ветром Катабатики). Эти гравитационные ветры текут вниз от высокого внутреннего пространства Антарктиды к побережью и могут достигать скорости урагана в некоторых местах.

Катабатические ветры играют важную роль в климатической системе Антарктиды, перевозя холодный воздух из внутренних районов в прибрежные районы.Однако на «Востоке» во время рекордного холода скорость поверхностного ветра была низкой для местоположения, что было одним из ключевых факторов, позволяющих температурам падать так резко. Сильные ветры смешали бы воздух и предотвратили бы такое экстремальное охлаждение.

Последствия для науки о климате

Понимание экстремальных климатических условий Земли

Рекордная холодная температура на «Востоке» предоставляет ученым ценные данные о пределах естественной изменчивости климата Земли.Изучая условия, приведшие к этому экстремальному событию, исследователи могут лучше понять атмосферные процессы, которые управляют полярным климатом, и то, как эти регионы реагируют на изменения глобальных климатических моделей.

Изучение изменения климата в Антарктиде важно, поскольку оно позволяет ученым более точно прогнозировать будущее изменение климата и предоставлять информацию политикам и политикам.Экстремальные условия в таких местах, как Восток, служат естественными лабораториями для понимания того, как функционирует климатическая система Земли в самых сложных условиях.

Ледяные исследования

Анализ антарктических ледяных кернов и морских осадочных записей показывает, что антарктический ледяной щит вырос и сократился за геологическую историю, и за последние 800 000 лет Земля пережила восемь ледниковых циклов (каждый с ледниковым периодом и теплым периодом). Ледяные керны, пробуренные в Востоке и других местах Антарктики, предоставляют бесценный архив прошлых климатических условий, содержащий захваченные пузырьки воздуха, которые сохраняют образцы древних атмосфер.

Эти ледяные керны позволяют ученым реконструировать прошлые температуры, состав атмосферы и модели осадков, охватывающие сотни тысяч лет. Эта долгосрочная перспектива имеет важное значение для понимания текущих изменений климата в их надлежащем контексте и для проверки климатических моделей, используемых для прогнозирования будущих условий.

Глобальные климатические связи

Изменения в антарктическом льду и циркуляции Южного океана влияют на глобальные климатические модели, включая осадки и изменчивость температуры в Африке, и антарктическое потепление влияет на Антарктическое Полярное течение и течение Агулхаса, которые транспортируют тепло и влагу через Южное полушарие, с региональными последствиями, изменяющимися: северная Африка испытывает увеличивающийся дефицит воды, Восточная Африка показывает сильно переменные осадки с чередующейся засухой и сильными дождями, и южная Африка сталкивается с повышением температуры, неустойчивым наводнением и расширенными засухами.

Чрезвычайно холодные и соленые воды вокруг Антарктиды погружаются глубоко в океан, приводя в движение конвейерную ленту океанического тепла по всему миру, а Южный океан очень эффективен в поглощении углекислого газа парниковых газов из атмосферы в результате смешения океанов, вызванного сильными западными ветрами вокруг континента.Эти глобальные связи означают, что изменения в Антарктиде имеют далеко идущие последствия для климата и погодных условий во всем мире.

Проблемы экстремально холодной среды

Выживание и адаптация человека

Выживание человека при -89,2°C невозможно без обширного защитного снаряжения и специальной подготовки, и даже при наличии лучшего оборудования время экспозиции сильно ограничено, при обморожениях, происходящих в течение нескольких минут, а переохлаждение представляет собой постоянную угрозу.Чрезвычайный холод в Востоке и подобных местах представляет беспрецедентные проблемы для обитания человека и научных исследований.

Необходимы несколько слоев изолированной одежды, включая термобелье, слои флиса и ветрозащищенную и водонепроницаемую внешнюю оболочку, с ключевыми компонентами, включая парку с меховым капотом, изолированные перчатки или варежки и изолированные ботинки. Помимо одежды, исследователи также должны бороться с отказами оборудования, поскольку многие материалы становятся хрупкими, а электроника неисправна при таких экстремальных температурах.

Технологические вызовы

Крайний холод создает многочисленные проблемы, включая поддержание функциональности оборудования, предотвращение замораживания топлива, обеспечение надежного электроснабжения и преодоление психологических последствий длительной изоляции и экстремальных условий окружающей среды. Эти проблемы требуют инновационных инженерных решений и тщательного планирования для обеспечения безопасности и успеха исследовательских операций в Антарктике.

Используются специализированные термометры, обычно заполненные алкоголем или другими жидкостями с чрезвычайно низкими точками замерзания, а также используются электронные датчики, калиброванные для точной работы при сверхнизких температурах, причем калибровка имеет решающее значение для обеспечения точности измерений.Разработка и обслуживание приборов, способных надежно функционировать в таких экстремальных условиях, является постоянной проблемой для полярных исследований.

Психологические и медицинские последствия

Для тех, кто живет в Арктике (или немногих, кто живет на исследовательских станциях в Антарктиде), полярная ночь может быть серьезной проблемой, а отсутствие знакомых сигналов и циклов день-ночь может повлиять на циркадные ритмы и нарушить сон, а вечный недостаток дневного света часто истощает энергию.Сочетание экстремального холода, темноты и изоляции создает уникальные психологические стрессы для тех, кто зимует на антарктических исследовательских станциях.

Однако, прожить долгую полярную ночь не является повсеместно несчастным, и многие жители принимают опыт, с одним обитателем Шпицбергена, объясняя: «Вы должны увидеть красоту в [темноте]. И для меня это совсем не сложно ... Я чувствую себя еще более погруженным природой, когда я выхожу в темноту», и арктические обитатели делают все возможное, чтобы противостоять длинному ночному блюзу, от использования светотерапевтических ламп, которые повторяют длины волн солнечного света, чтобы просто поддерживать рутину, поддерживать физическую активность и участвовать в как можно большем количестве социальных занятий.

Более широкий контекст температурных экстремумов Земли

Сравнение горячих и холодных записей

Пока Восток держит рекорд по самой холодной температуре, Земля также испытывает экстремальную жару. Самая горячая достоверно измеренная температура на Земле значительно теплее, чем самая холодная, что демонстрирует асимметрию в экстремальных температурах Земли. Эта асимметрия отражает фундаментальные различия в том, как тепло и холод генерируются и поддерживаются на нашей планете.

Диапазон температур, встречающихся на поверхности Земли, составляет более 200 градусов Цельсия, от самых холодных измерений в Антарктиде до самых жарких в пустынных регионах. Этот замечательный диапазон демонстрирует разнообразие климатических условий на нашей планете и адаптивность жизни к выживанию в этих крайностях.

Планетарная перспектива

Исследователь Национального центра данных о снеге и льде говорит о самых холодных местах в Антарктиде: «Это место, где Земля так близка к своему пределу, это почти как другая планета». Эта перспектива подчеркивает, насколько экстремальны условия в Антарктиде на самом деле, приближаясь к пределам того, что возможно на планете, подобной Земле, с нашим особым атмосферным составом и расстоянием от Солнца.

Понимание этих экстремальных условий помогает ученым лучше понять диапазон климатических условий, возможных на Земле и потенциально на других планетах.Исследование антарктических холодных экстремальных явлений способствует нашему более широкому пониманию планетарных климатических систем и факторов, определяющих обитаемость.

Мониторинг и будущие исследования

Совершенствование измерительных сетей

Станции мониторинга в Антарктиде немногочисленны и находятся далеко друг от друга; до 1995 года Восток был единственной исследовательской станцией на Антарктическом плато выше высоты 3000 м (за исключением станции Плато в течение короткого периода, когда она была активна в 1960-х годах), без других станций в течение нескольких сотен километров в любом направлении, и температуры ниже −89,2 ° C (−128,6 ° F), если бы они действительно происходили в другом месте, не были бы зарегистрированы.

Исследовательская группа разработала набор инструментов, предназначенных для выживания и работы в самых холодных местах в течение зимы и измерения температуры снега и воздуха, и они планируют развернуть инструменты в следующем году или два, во время антарктического лета, когда температура сравнительно мягкая -30 градусов по Цельсию (-22 градуса по Фаренгейту).

Спутниковые технологии прогрессируют

Спутниковая технология произвела революцию в нашей способности контролировать температуру Антарктики, позволяя ученым наблюдать регионы, которые слишком удалены или негостеприимны для постоянных метеостанций. Спутники могут измерять температуру земли всего континента, но только в ясные дни, когда облака не заслоняют вид. Несмотря на это ограничение, спутники оказались бесценными для выявления самых холодных мест на плато Антарктики.

Сочетание спутниковых наблюдений и наземных измерений дает более полную картину температур Антарктики, чем любой другой метод. Будущие достижения в области спутниковой технологии и методов анализа данных, вероятно, будут продолжать совершенствовать наше понимание экстремальных температур в Антарктике и других отдаленных регионах.

Оценка климатической модели

CMIP6 существенно переоценивает антарктическое потепление, аналогичное глобальным темпам, и максимизирует по антарктическому внутреннему пространству, однако средние и экстремальные температурные наблюдения показывают, что внутренняя Антарктика испытывает заметное изменение климата, параллельное прогнозируемому поведению CMIP6, но с уменьшенной величиной.Понимание того, почему климатические модели переоценивают антарктическое потепление, имеет решающее значение для улучшения будущих прогнозов.

Несоответствия между прогнозами моделей и наблюдениями в Антарктиде подчеркивают сложность полярных климатических систем и проблемы их точного моделирования. Продолжение исследований механизмов, влияющих на климат Антарктики, включая экстремальные холодные явления, такие как запись Восток 1983 года, поможет усовершенствовать эти модели и улучшить нашу способность прогнозировать будущие изменения климата.

Вывод: Значение самой холодной температуры на Земле

Рекордная температура -89,2 ° C (-128,6 ° F), измеренная на станции Восток 21 июля 1983 года, остается одним из самых замечательных метеорологических наблюдений в истории. Это экстремальное измерение представляет собой сближение нескольких атмосферных и географических факторов, которые создали самые холодные условия, когда-либо непосредственно зарегистрированные на поверхности Земли. Это событие дает бесценное представление о пределах естественной изменчивости климата Земли и процессах, которые управляют полярным климатом.

Хотя спутниковые наблюдения выявили еще более низкие температуры поверхности в недрах Антарктиды, запись Восток остается официальным эталоном самой холодной температуры воздуха, измеренной наземными приборами. Это различие важно для поддержания согласованных научных стандартов и обеспечения сопоставимости температурных записей во времени и месте.

Поскольку изменение климата продолжает влиять на Антарктиду сложными способами, причем некоторые регионы быстро нагреваются, в то время как другие остаются стабильными или даже слегка прохладными, важность понимания экстремальных холодных событий, таких как запись Восток 1983 года, только возрастает.Эти крайности помогают определить границы климатической системы Земли и предоставляют важные данные для проверки климатических моделей и прогнозирования будущих изменений.

Продолжающиеся исследования на станции Восток и в других местах Антарктики продолжают продвигать наше понимание полярного климата, динамики льда и глобальных климатических связей.По мере совершенствования технологий и расширения сетей мониторинга мы можем обнаружить еще более низкие температуры в обширной внутренней части Антарктиды, еще больше расширяя границы наших знаний о самых холодных средах Земли.

Для получения дополнительной информации об антарктическом климате и исследованиях посетите Британскую антарктическую службу , Национальный центр данных по снегу и льду или Антарктическую программу Соединенных Штатов . Эти организации предоставляют обширные ресурсы о текущих антарктических исследованиях и последних открытиях о самом холодном континенте Земли.