Современные изменения климата особенно сильно проявляются в Арктике. В первую очередь это повышение температуры атмосферы: в Арктике становится теплее в несколько раз быстрее, чем в среднем по планете. С начала индустриальной эпохи, то есть с 1880-х годов, когда человечество начало активно выбрасывать в атмосферу парниковые газы, средняя температура воздуха на Земле повысилась на 1–1,5 °C, а температура воздуха в Арктике – в среднем на 2–3 °C. При этом наиболее значительное потепление произошло в последние десять лет – на 0,75 °C. Таким образом, треть или четверть от общего повышения температуры воздуха в Арктике за более чем сто лет произошла за последние десять лет. Именно это стало причиной особенно пристального внимания в наше время к изменению климата в Арктике.
Температура воздуха по всему земному шару полноценно измеряется только последние несколько десятков лет, что связано с появлением спутникового зондирования Земли и возможностью проводить мониторинг температуры по всей планете. На большинстве метеорологических станций на суше температура воздуха регулярно измеряется на протяжении не более сотни лет. Наиболее длительные ежедневные измерения температуры воздуха ведутся в Центральной Англии с 1772 года. Тем не менее в настоящее время есть достаточно достоверная информация о том, как менялась температура атмосферы на земном шаре на протяжении последних 66 миллионов лет. Температура на таком далеком временном отрезке восстанавливается по разным косвенным признакам: по годичным кольцам деревьев, по структуре кернов ледников, по донным осадкам в озерах и морях. Эти данные показывают, что температурные изменения, которые происходят сейчас, аномально быстрые. В течение последних десятков миллионов лет на нашей планете ничего подобного не происходило.
Арктика стала теплеть гораздо быстрее, чем поверхность Земли, только в начале XXI века. Это связано в первую очередь с таянием морского льда, с сокращением площади ледяного покрова. Достоверные измерения площади льда в Арктике также начались лишь с началом полномасштабных спутниковых наблюдений. Эта площадь очень сильно меняется в течение года. Зимой и весной в Арктике холодно, полярная ночь в разгаре или только недавно закончилась, и практически весь Северный Ледовитый океан покрывается льдом. Потом наступает лето, световой день становится длиннее, и лед начинает интенсивно таять. Минимальной площади ледяной покров в Арктике достигает к середине сентября, а не летом, так как у таяния льда есть некоторая инерционность. Дальше снова начинается зима, лед опять начинает нарастать и возвращается к своим максимальным значениям к середине марта. Поэтому есть большая разница в том, как меняется лед в Арктике зимой из года в год и как он меняется летом из года в год.
Рис. 60.Температура атмосферы в среднем на Земле и в Арктике
С начала спутниковых наблюдений с 1979 года прошло чуть меньше 50 лет, и за это время площадь льда сократилась и зимой, и летом. Но сократились они по-разному: зимой площадь льда сократилась гораздо меньше, чем летом. В частности, наименьшая зимняя площадь льда в середине марта наблюдалась в 2016 году. Она была всего лишь на 7% меньше, чем среднее значение за 30 лет в конце XX и начале XXI веков. При этом наименьшая летняя площадь льда в середине сентября, которая была зафиксирована в 2012 году, была на целых 44% меньше, чем среднее значение с 1981 по 2010 год. Это очень большая площадь – 2,5 миллиона квадратных километров, что примерно равно площади Аргентины или Казахстана. Таким образом, огромные акватории Арктики становятся летом и осенью свободны ото льда по сравнению с тем, что наблюдалось в предыдущие годы. В первую очередь это относится к российским арктическим морям. Из-за особенностей течений в Северном Ледовитом океане канадский и гренландский секторы Арктики, как правило, круглый год покрыты льдом, а российский сектор в последние годы стал гораздо более безледным летом и осенью.
Рис. 61.Ежемесячные изменения площади морского льда в Северном Ледовитом океане
Итак, за эти 45 лет летом площадь морского льда в Арктике становится все меньше и меньше, а зимой площадь льда восстанавливается почти одинаково, лишь с небольшим трендом на сокращение. При этом летнее сокращение арктического льда происходит очень неравномерно. До начала 2000-х годов площадь льда уменьшалась очень медленно. Если не знать, что происходило со льдом потом, то можно было бы сказать, что его площадь практически не менялась. Дальше в 2000-х и в начале 2010-х произошло резкое уменьшение площади льда летом. Это было совершенно неожиданное явление, и оно привлекло очень серьезное внимание к потеплению в Арктике. Многие ученые прогнозировали, что резкое сокращение площади льда продолжится и что уже к 2020-м или 2030-м годам Арктика осенью будет полностью свободна ото льда. Тем не менее после резкого сокращения площадь льда стабилизировалась и последние десять лет остается на уровне начала 2010-х годов. Прогнозы о безледной Арктике в теплый период года пока не сбылись, но и не отменились, а скорее отложились на несколько десятилетий.
Рис. 62.Минимальная площадь морского льда в Северном Ледовитом океане в среднем в 1981–2010 годах и в 2020 году
Почти каждый год я хожу в морские научные экспедиции в Северном Ледовитом океане. Для меня как для ученого происходящее сокращение льда ставит множество вопросов. Как отреагируют на сокращение льда те или иные физические и биологические процессы в Арктике? Станет ли в Северном Ледовитом океане больше рыбы, изменятся ли течения? Вот так потепление в Арктике дает работу океанологам.
Вообще в настоящее время речь идет не о том, будет ли площадь льда в Арктике в ближайшие десятилетия сокращаться или, наоборот, увеличиваться. Вопрос ставится по-другому: останется ли льда столько же, сколько есть сейчас, или произойдет его дальнейшее сокращение вплоть до полного или почти полного исчезновения летом и осенью. Значимое увеличение площади ледяного покрова и возврат его к значениям 1980-х и 1990-х годов крайне маловероятны по следующим причинам. Во-первых, температура воздуха и на Земле, и особенно в Арктике продолжает расти, и до сих пор нет никаких предпосылок к тому, что этот рост может остановиться и смениться на похолодание. Во-вторых, именно в Северном Ледовитом океане крайне важным климатическим фактором служат толщина и возраст морского льда.
Рис. 63.Минимальные ежегодные значения площади морского льда в Северном Ледовитом океане
Каждый год в конце осени наступают холода, морская вода начинает замерзать и превращается в лед. Этот лед постепенно нарастает и к концу холодного периода достигает толщины в 1,5–2 метра. Такой лед называется однолетним. В течение лета и осени часть этого однолетнего льда полностью растает и исчезнет, а другая часть останется: она не успевает полностью растаять за весь теплый сезон. Следующей зимой на этот лед опять начинает намерзать новый лед. Совершенно естественным образом лед, который пережил вторую зиму, становится существенно толще, чем однолетний лед. Толщина двухлетнего льда достигает уже 2,5–3 метров, и он уже с гораздо большей вероятностью переживет следующие лето и осень. Еще один значимый параметр – пропорция однолетнего и многолетнего льда. Ситуация с многолетними льдами в Арктике еще более показательна, чем сокращение площади льда осенью. В 1980-х и 1990-х годах лед возрастом более пяти лет составлял 40%, то есть почти половину от площади всего арктического льда в середине сентября. Начиная с 2010 года доля такого льда не превышает 5–10%, то есть площадь льда летом сократилась примерно вдвое, а площадь толстого многолетнего льда – почти в 10 раз.
Рис. 64.Возраст льда в Северном Ледовитом океане в 1985 и 2018 годах
Возраст льда очень важен с точки зрения инерционности ледяного покрова. Если в Арктике находится много толстого многолетнего льда, то он успешно переживает теплый период, период таяния. Эта инерция в Северном Ледовитом океане была очень хорошо представлена в 1980-х и 1990-х годах, а сейчас ее нет. В последнее десятилетие бо́льшая часть поверхности Северного Ледовитого океана покрыта тонким однолетним льдом. Таким образом, даже если температура воздуха в Арктике вдруг начнет понижаться (к чему пока нет никаких предпосылок), то для восстановления того количества многолетнего льда, что было 30–40 лет назад, потребуется очень значительное время. Растаять все может очень быстро, а восстанавливаться будет куда медленнее.