Таяние льда в Арктике запускает процессы, влияющие на образование облаков
На границе между морским льдом и открытой водой в Арктике учёные обнаружили интенсивный процесс образования мельчайших атмосферных частиц, которые могут становиться основой для облачных капель. Исследование показывает, что зона таяния льда сама способна заметно влиять на состав атмосферы — причём механизм оказался сложнее, чем считалось раньше.
Учёные изучали так называемое новообразование аэрозольных частиц — процесс, при котором из газообразных веществ в атмосфере возникают частицы размером всего в несколько нанометров. Если они достаточно вырастают, то становятся ядрами конденсации облаков: водяной пар может конденсироваться на их поверхности, формируя облачные капли.
Именно вблизи кромки льда исследователи обнаружили особенно активное образование таких частиц. В отдельных случаях их концентрация увеличивалась примерно с 50 до 1500 частиц на кубический сантиметр воздуха всего за два дня — почти в 30 раз.
Главную роль в процессе играют соединения йода и серы. Морские организмы, включая водоросли, выделяют серосодержащие газы, а морская вода, лёд и прилегающая береговая зона являются источниками соединений йода. Под действием солнечного света эти вещества превращаются в химически активные кислоты. Исследователи обнаружили в атмосфере кластеры, содержащие одновременно йодсодержащие и серные соединения, и связали их появление с образованием новых частиц.
Однако для превращения крошечных частиц в полноценные «заготовки» облачных капель необходим следующий этап — их рост. Здесь существенную роль играют органические вещества, поступающие с поверхности океана и из зоны контакта льда и открытой воды. Учёные идентифицировали 591 органическое соединение, участвующее в росте частиц. Некоторые из них содержали йод; вклад этой ранее не описанной группы оценили в 7–23% роста частиц.
За 13 дней наблюдений, когда происходило интенсивное новообразование частиц, в 8 случаях они выросли более чем до 20 нанометров. В наиболее активные периоды частицы продолжали увеличиваться и достигали размеров около 100 нанометров.
Для Арктики это особенно важно: летом атмосфера над удалёнными районами региона содержит относительно мало пыли и других аэрозолей, которые в других частях планеты служат основой для образования облаков. Поэтому локальные источники частиц — в том числе процессы на границе морского льда и океана — могут иметь заметное значение.
При этом учёные пока не могут определить, как именно обнаруженный механизм влияет на климат. Облака способны одновременно охлаждать и нагревать поверхность: они отражают часть солнечного излучения, но также препятствуют уходу теплового излучения Земли в космос. Эффект зависит от высоты облаков, их состава, времени года и состояния поверхности под ними.
Авторы отмечают, что существующие климатические модели пока не учитывают обнаруженную цепочку химических процессов в полном объёме. Особенно важно понять, насколько широко она распространена в Арктике и как изменение площади морского льда будет влиять на её интенсивность. Само сокращение ледяного покрова увеличивает площадь зоны контакта открытой воды и льда, где и наблюдались наиболее активные процессы.
Таким образом, речь идёт не о том, что тающий лёд непосредственно «создаёт облака», а о более тонкой связи: изменение ледяного покрова меняет условия для химических реакций и биологических процессов, которые определяют количество частиц — потенциальных ядер конденсации — в арктической атмосфере.
Posted in Арктика, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
За полвека тающие ледяные щиты Земли подняли уровень моря более чем на 3 см
Исследователи собрали самую продолжительную на сегодняшний день серию наблюдений за массой двух крупнейших ледяных щитов планеты: для Гренландии данные начинаются с 1972 года, для Антарктиды — с 1979-го. В анализ вошли данные 27 спутниковых миссий, включая CryoSat-2, Sentinel, ICESat-2 и GRACE, а также архивные снимки Landsat.
За период наблюдений Антарктида потеряла около 4,78 трлн тонн льда, а Гренландия — около 6,22 трлн тонн. Вместе это соответствует повышению уровня Мирового океана на 31,4 мм. Для масштаба: каждые 360 млрд тонн потерянного льда дают примерно 1 мм повышения глобального уровня моря.
Самое важное изменение ученые обнаружили в механизме потери льда. На ускорение движения ледников и связанный с ним сброс льда в океан пришлось 84% общей потери, тогда как на поверхностное таяние — только 16%.
Причем скорость потери льда заметно выросла с 1990-х годов. В Гренландии средние потери увеличились примерно с 60 млрд тонн в год в 1980-х до 264 млрд тонн в год в 2010-х. В Антарктиде за тот же период показатель вырос примерно с 48 до 202 млрд тонн в год.
Для Антарктиды особенно важен Западный ледяной щит. Здесь ледники Пайн-Айленд и Туэйтс десятилетие за десятилетием увеличивали сброс льда в океан. В отличие от поверхностного таяния, этот процесс напрямую связан с динамикой ледников и их взаимодействием с океаном.
В 2020–2023 годах потери временно замедлились. В Восточной Антарктиде необычно сильные снегопады добавили массу ледяному щиту, компенсировав часть потерь в других районах. В Гренландии несколько относительно прохладных летних сезонов примерно вдвое снизили поверхностное таяние. Однако ученые считают эти изменения краткосрочными колебаниями, а не началом восстановления ледяных щитов.
Ледяные щиты сейчас обеспечивают около четверти всего глобального повышения уровня моря. Их дальнейшая реакция на потепление остается одним из главных источников неопределенности в прогнозах. По оценкам исследователей, если учитывать возможную нестабильность ледяных щитов, наиболее высокие сценарии повышения уровня моря к 2150 году становятся в 2,6 раза выше.
Новая работа важна не только рекордной продолжительностью наблюдений. Ученые впервые получили возможность проследить на протяжении почти полувека, как менялась скорость потери льда и за счет каких процессов это происходило. Такие данные позволяют проверять климатические модели и точнее оценивать будущие изменения уровня моря.
При этом 31,4 мм — это уже произошедшее повышение уровня моря, а не прогноз. И хотя три сантиметра могут выглядеть незначительной величиной, они увеличивают исходный уровень, на котором происходят штормовые нагоны и прибрежные наводнения. По оценке авторов исследования, нынешнее повышение уже создает дополнительные риски для 6–9 млн человек, живущих в прибрежных районах.
Posted in Арктика, В мире, Вода, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Подводные грибы помогают Арктике удерживать углерод
Арктические фьорды играют важную роль в поглощении и захоронении углерода. Органическое вещество, попадающее на дно, может пойти по двум разным путям: микроорганизмы либо переработают его, вернув углерод в окружающую среду в виде углекислого газа, либо включат в собственную биомассу. Во втором случае часть углерода получает шанс сохраниться в донных отложениях и в дальнейшем оказаться захороненной под морским дном.
До сих пор основное внимание в таких процессах уделяли бактериям и археям. Грибы в океане тоже распространены широко, но их роль в хранении углерода изучена значительно хуже.
Чтобы разобраться в этом, ученые добавили в образцы донных отложений меченые атомы углерода, входящие в состав свободных аминокислот, а затем проследили, какие микроорганизмы поглощают это вещество. Метод позволил буквально увидеть, кто именно забирает углерод из растворенного органического вещества.
Оказалось, что морские грибы делают это особенно эффективно. Они превращали усвоенный углерод в собственную биомассу, способствуя его удержанию на морском дне. Исследователи связали этот процесс более чем с 80 таксонами грибов, прежде всего с представителями группы водных гифомицетов.
Авторы также обнаружили, что в донных отложениях, где роль грибов была выше, возрастало и соотношение грибной и прокариотической биомассы. Это согласуется с гипотезой о том, что эффективный обмен веществ позволяет грибам превращать значительную часть доступного органического вещества в биомассу, а не полностью окислять его до углекислого газа.
Это важно для понимания так называемого океанического углеродного насоса. Океан постоянно переносит углерод из атмосферы и поверхностных вод в глубину, а донные отложения становятся одним из его долгосрочных хранилищ. Новая работа показывает, что в этой системе необходимо учитывать не только бактерии и археи, но и грибы.
Особенно актуально это для Арктики. Она нагревается значительно быстрее большинства регионов планеты, а таяние ледников уже меняет состав воды, поступление органического вещества и условия жизни микроорганизмов в арктических фьордах.
Пока ученые не утверждают, что морские грибы способны заметно компенсировать выбросы углекислого газа человеком. Однако исследование показывает, что модели углеродного цикла могут недооценивать один из механизмов, влияющих на судьбу органического углерода в океане.
Возможно, на дне арктических фьордов работает еще один, до сих пор недостаточно изученный элемент климатической системы — сеть микроскопических грибов, которые помогают решать, какая часть углерода вернется в круговорот быстро, а какая останется в морских отложениях надолго.
Posted in Арктика, Биоразнообразие, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Арктика снова ускоряет потерю льда после нескольких лет относительного затишья
Арктический морской лед ежегодно проходит естественный цикл: зимой он расширяется, достигая максимальной площади в конце февраля — марте, а летом сокращается до минимальных значений в сентябре. Однако за последние десятилетия максимальная и минимальная площади льда значительно уменьшились из-за роста температуры воздуха и океана.
Исследователи отмечают, что примерно с середины 2000-х годов темпы сокращения зимнего ледового покрова стали менее выраженными, чем ожидалось по предыдущим климатическим моделям. Этот период иногда называли «плато» или временной стабилизацией. Однако новый анализ показывает, что такая пауза была частью естественных колебаний климатической системы, а не признаком прекращения потери льда.
Главную роль в сокращении арктического льда играет так называемая положительная обратная связь альбедо. Светлый лед отражает большую часть солнечной энергии обратно в космос, тогда как темная поверхность открытой воды поглощает больше тепла. Когда льда становится меньше, океан нагревается быстрее, что дополнительно ускоряет его дальнейшее таяние.
Изменения зимнего ледового покрова особенно важны, поскольку именно зимой формируется основная часть многолетнего льда. Если лед не успевает восстановиться в холодный сезон, летом он становится более уязвимым к нагреву и штормам.
Сокращение арктического льда влияет не только на регион вокруг Северного полюса. Арктика играет важную роль в глобальной климатической системе: изменения температуры и состояния ледового покрова могут воздействовать на циркуляцию океана и атмосферы, а также на условия обитания животных, зависящих от морского льда, включая белых медведей, моржей и некоторых видов тюленей.
Ученые подчеркивают, что отдельные годы с небольшими изменениями площади льда не должны восприниматься как разворот климатической тенденции. Арктика остается одним из регионов планеты, где последствия глобального потепления проявляются наиболее быстро.
Posted in Арктика, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.
Тающие ледники Гренландии увеличивают поток айсбергов и меняют экосистемы морского дна
Результаты исследования, опубликованного в журнале Nature, показывают: участившиеся айсберги не только создают новые риски для судоходства, но и постепенно преобразуют экосистемы на глубоководном дне Северного Ледовитого океана.
Большинство арктических айсбергов несут в себе следы своего происхождения. Когда крупные ледники откалывают глыбы льда, вместе с ними высвобождаются горные обломки, накапливавшиеся в толще льда годами. Именно поэтому поверхность айсбергов нередко усеяна тёмными пятнами и прожилками вмёрзших пород.
В 2021 году учёные, обследовавшие пролив Фрама с борта ледокола «Поларштерн», наблюдали особенно впечатляющую картину. «Некоторые айсберги несли необычно большое количество обломков и выглядели почти чёрными с воздуха», — рассказала биолог Мелани Бергманн из Института Альфреда Вегенера. Экспедиция задокументировала распределение камней и взяла образцы. По оценке исследователей, тонны горных пород дрейфовали в арктических водах на расстоянии сотен километров от ближайшего ледника.
Параллельно учёные проанализировали снимки долгосрочной глубоководной обсерватории AWI-Hausgarten. Камни, оседающие со стаявших айсбергов, уже оставили отчётливый след на дне пролива Фрама — на глубине около 2500 метров.
«Там, где прежде встречались лишь отдельные разрозненные камни, мы теперь находим значительно более крупные скопления — нередко небольшими группами. И с каждым новым камнем на морском дне возникает постоянный субстрат для поселения организмов», — пояснила морской биолог Кирстин Мейер-Кайзер из Вудс-Хол. По её словам, губки, анемоны и другие организмы, которым для прикрепления необходима твёрдая поверхность, активно осваивают новые участки дна. В результате биоразнообразие в этом районе глубоководья растёт. Минералогический анализ подтвердил, что обнаруженные на дне камни и обломки с айсбергов имеют идентичный состав.
Чтобы выяснить, носит ли наблюдаемое явление региональный характер или является следствием климатических изменений, учёные обратились к редкому источнику данных — синоптическим вахтенным журналам «Поларштерна», которые ведутся на протяжении почти 40 лет. Этот массив, формально являвшийся побочным продуктом метеорологических записей, оказался ключевым для исследования.
«Анализ чётко показал, что с начала 2000-х годов через пролив Фрама проходит всё больше айсбергов — и всё более крупными группами», — отметил ведущий автор работы, физик морского льда Томас Крумпен. Спутниковая реконструкция движения льда позволила проследить происхождение части наблюдаемых айсбергов: многие откалываются от двух крупных ледников на северо-востоке Гренландии, а также от ледников российской Арктики. Гренландские ледники утратили стабильность именно с начала 2000-х годов — это точно совпадает с ростом частоты айсбергов в проливе Фрама. Моделирование дополнительно показало, что сокращение морского льда ускоряет транспортировку айсбергов к арктическому выходу и увеличивает их контакт с открытой водой, что в свою очередь интенсифицирует таяние.
Полученные результаты имеют прямое практическое значение. По словам Томаса Крумпена, учащение айсбергов в определённых районах Арктики создаёт серьёзные риски для круизных и грузовых судов, всё активнее осваивающих высокоширотные маршруты, а также для объектов нефтегазовой разведки. По мере того как рыболовный флот смещается севернее, накопившиеся на мелководье камни могут также угрожать донному тралению. Исследование формирует научную основу для более точной оценки ледовых угроз и совершенствования систем маршрутизации в полярных морях.
Posted in Арктика, В мире, Климат, События by Экосфера with comments disabled.