Почему Арктика изменяется быстрее других регионов планеты?
В последнее время значительное внимание общественности приковано к вопросам изменения климата, роли антропогенных (связанных с деятельностью человека) и естественных факторов в этих изменениях, и так называемому «парниковому эффекту». Атмосфера Земли легко пропускает солнечное излучение в видимом диапазоне, иначе говоря, свет, который мы видим. Часть этой энергии поглощается поверхностью суши или океана, и затем переизлучается обратно в атмосферу уже в виде длинноволнового излучения, или по-простому, тепла, которое уже не видно человеческому глазу. Такие газы как водяной пар, углекислый газ, метан, озон, и другие, эффективно поглощают это тепло, что приводит к нагреву нижних слоев атмосферы. Это и есть «парниковый эффект», который напоминает то, что происходит летом в любом дачном парнике, где стекло или пленка свободно пропускают солнечный свет, а тепло, излучаемое почвой, оказывается захваченным внутри парника.
Любые процессы и изменения в климатической системе являются результатом воздействия внешних факторов (к примеру, солнечная активность), хозяйственной деятельности человека и взаимодействия внутри самой системы, что часто называют естественной изменчивостью. Благодаря интересной науке палеоклиматологии известно, что в различные геологические эпохи климат Земли значительно менялся, претерпевая периоды потеплений и похолоданий. То есть сами по себе изменения климата — не новы для нашей планеты, а вот возрастающий темп этих изменений, наблюдаемый с момента начала индустриальной революции, действительно может быть беспрецедентным в истории Земли.
Одним из самых простых и понятных индикаторов климатических изменений является температура воздуха в приземном слое атмосферы, ассоциируемая со всем знакомым термином — «глобальное потепление». Под глобальным потеплением климатологи понимают рост приповерхностной температуры воздуха в атмосфере, полученной осреднением данных по всему земному шару, и наблюдаемый в последние десятилетия. Это в свою очередь, не противоречит тому, что одни регионы теплеют быстрее других, а в некоторых может наблюдаться тенденция к похолоданию. Специалисты в области климатологии и смежных наук имеют дело и анализируют и другие показатели, к примеру, температуру вод океана, температуру воздуха в различных слоях атмосферы, облачность, состояние ледяного покрова и ледников, крупномасштабную циркуляцию океана и атмосферы, и другие, что в конечном итоге позволяет составить более полную и объективную картину изменений происходящих в климатической системе.
Арктика, к которой также приковано большое внимание, является наиболее чувствительным регионом к изменениям климата. И это то, что мы все ежедневно слышим из новостных лент и заголовков газет. Мало кто знает, что усиление климатического сигнала в Арктике, называемого в англоязычной литературе «Arctic amplification», является естественным и внутренним откликом самой климатической системы планеты в ответ на внешние воздействия, в том числе на увеличение содержания парниковых газов в атмосфере. И в последние два десятилетия достигнут хороший прогресс в понимании процессов, ответственных за это усиление.
До последнего времени, наиболее популярным объяснением был механизм так называемой положительной обратной связи в системе океан-лед. Подобно тому, как белая футболка отражает солнечные лучи, а темная — нагревается в летнюю жару, ледяной покров и снег в Арктике отражают до 90 процентов солнечной энергии, в то время как водная поверхность — менее 10 процентов. Если по какой-либо причине в летний период незначительно увеличивается площадь водной поверхности, большее количество солнечной радиации поглощается водой, что приводит к еще более интенсивному таянию льда и снега, тем самым освобождая все больше водной поверхности, способной поглотить еще большее количество тепла.
Однако последние исследования показывают, что значительные изменения в Арктике скорее объясняются одновременным действием сразу нескольких механизмов и причин в комбинации с естественной изменчивостью арктической системы, которые действуют и проявляются по-разному в различных районах Арктики и на разных временных масштабах. К числу подобных причин относят: увеличение облачности и содержания водяного пара в нижних слоях атмосферы; усиление притока теплых воздушных масс в Арктику из средних широт; потепление вод Северо-Атлантического течения (северо-восточной ветви Гольфстрима), продолжение которого распространяется в толще вод Северного Ледовитого океана;; увеличение концентраций аэрозолей в атмосфере и на поверхности снега и льда; региональные выбросы парниковых газов — метана и углекислого газа из-за таяния и разрушения вечной мерзлоты, и другие. Многие из этих механизмов нелинейно взаимодействуют и усиливают друг друга, что только подчеркивают сложность процессов в Арктике.
Арктика является ключевым регионом в климатической системе, и детальное описание процессов в этом регионе является неотъемлемой задачей для надежного прогнозировании климата планеты в будущем. Несмотря на все усилия научного сообщества, Арктика по-прежнему остается одним из самых менее изученных регионов планеты по объективным причинам: из-за труднодоступности региона, стоимости и сложности проведения исследовательских работ.
Поэтому в 2007-2009 годах международным научным сообществом был проведен так называемый Международный Полярный год — координированная инициатива десятков государств, направленная на всесторонне изучение полярных регионов нашей планеты с помощью непосредственных экспедиционных исследований, дистанционных измерений с искусственных спутников Земли, и математического моделирования исследуемых процессов. Наследие этой инициативы в виде больших массивов данных и новых специалистов, воспитанных за эти годы, послужит основой для продолжения работ по исследованию Арктики и Антарктики и их роли в климатической системе. Также в ближайшем будущем планируются сразу несколько крупных экспериментов, которые в комбинации с новейшими разработками измерительных приборов позволят лучше понять происходящие процессы в Арктике.
К сожалению для специалистов, повышенное внимание к вопросу изменений климата зачастую порождает некорректные спекуляции в средствах массовой информации, которые необоснованно подвергают сомнению работу тысяч экспертов по всему миру, занимающихся вопросами климатологии, океанологии, метеорологии и других наук о Земле. Как представителю научного сообщества, мне остается надеяться, что в будущем появится больше популярных и доступных заметок об изменениях климата, подготовленных специалистами, непосредственно работающими в этой области. Ведь популяризация науки также является неотъемлемой составляющей деятельности современных ученых и исследователей.