Ледники, ледяные шапки, ледяные щиты и морской лед тают ускоренными темпами. Согласно многолетним спутниковым измерениям, все высокогорные ледники мира ежегодно теряют примерно на 31% больше снега и льда, чем 15 лет назад.
Гляциологи и климатологи всего мира винят антропогенное глобальное потепление. Самая высокая скорость таяния – у ледников Аляски. Ледник Колумбия каждый год отступает примерно на 35 м, остальные ледники Аляски тают в 100 раз быстрее, чем считалось ранее.
Европейские Альпы - одна из областей мира с наибольшей потерей ледниковой массы. В основном это происходит из-за более продолжительного и теплого лета. Альпийские ледники потеряли около половины своего объема в период с 1850 по 1975 год. Еще 25% оставшегося количества растаяло в период с 1975 по 2000 год и еще 10-15% - в первые 5 лет текущего столетия.
Алечский ледник в Швейцарии - самый длинный ледник в альпийской долине, входящий в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. Этот ледник имеет более 20 км в длину, до 800 метров в глубину и площадь около 80 квадратных километров. Он содержит более пятой части общего объема льда в Швейцарских Альпах. С 1870 года он потерял 32% своей массы, а за последние 30 лет отступил примерно на 8,5 км.
КАК ГЛАЦИОЛОГИ ОЦЕНИВАЮТ ЗДОРОВЬЕ ЛЕДНИКА
Гляциологи изучают состояние ледника путем многократных измерений баланса массы. Баланс массы ледника - это разница между снегом, накопленным зимой, и снежным льдом, растаявшим во время сезона таяния (абляции). Если летнее таяние превышает то, что было получено предыдущей зимой, это означает, что баланс массы ледника отрицательный, и ледник отступает.
Напротив, если масса снега, накопленного на ледниках, превышает массу снега и льда, потерянных в летние месяцы, это означает, что ледник находится в «здоровом» состоянии. В этом случае баланс массы определяется как положительный, и ледник увеличивается в размерах. Ледники, набирающие и теряющие одинаковое количество снега и льда, хотя и находятся в равновесии, по-прежнему «здоровы» и не будут ни продвигаться, ни отступать.
На определенной высоте всегда должен быть участок ледника, где годовой баланс массы равен нулю. Эта отметка является высотой линии равновесия (ELA), где накопление равно таянию. Обычно это очень близко к средней высоте ледника.
Для большей ясности, когда мы говорим о наступлении, отступлении или равновесии ледников, мы имеем в виду их относительное положение. Оно определяется непрерывным течением ледника под действием силы тяжести и внутренних деформаций ледяного тела. Лед перемещается из верхней зоны накопления в нижнюю зону абляции, где тает.
На самом деле баланс массы ледника строго зависит от климатических факторов, особенно от зимних осадков и летней температуры. Осадки регулируют процессы накопления, включая снег и лед от прямых осадков, лавин и снега, переносимого ветром. И наоборот, летние температуры управляют процессами абляции. По этой причине холодная сухая зима, за которой следует долгое жаркое лето, представляет собой наихудший сценарий для здоровья ледника.
В Европейских Альпах в настоящее время все еще существует 4396 ледников общей площадью 1806 ± 60 км2. ELA находится на уровне 3234 м над уровнем моря в среднем за последние 30 лет (1991-2020). Это означает, что в среднем выше этой высоты мы находимся в зоне накопления альпийских ледников.
Но есть места в Альпах, где ELA намного ниже. Юго-восточные секторы, где выпадает очень много осадков, представляют собой один из них. Осадки особенно обильны в секторе Юлийских Альп, простирающихся вдоль границы Италии и Словении. Здесь среднегодовое количество осадков превышает 3000 мм водного эквивалента (3000 литров воды или талого снега на квадратный метр).
ОБЪЕМ ЛЕДНИКОВ ЮГО-ВОСТОЧНЫХ АЛЬП С КОНЦА МАЛОГО ЛЕДНИКОВОГО ПЕРИОДА
В Юлийских Альпах, самом восточном секторе южной альпийской цепи, существует несколько остаточных ледяных тел, очень маленьких по размеру, но все еще действующих. Они относятся к категории небольших горных ледников и ледяных пятен. В этом секторе Альп почти 150 лет назад было 19 основных небольших ледников, общая площадь которых составляла около 2,4 км2.
Самым большим ледником Юлийских Альп был ледник Канин (Италия), за ним следовал ледник на Триглаве (Словения). После альпийского пика Малого ледникового периода, который произошел между 1630 и 1850 годами нашей эры, эти ледники уменьшились примерно на 84% по площади и на 96% по объему. Ледник Канин, теперь разделенный на несколько более мелких частей, уменьшился с 0,678 км2 до 0,081 км2. Ледник на Триглаве от 0,442 км2 до 0,004 км2.
Помимо геоморфологических свидетельств, подтверждающих сильное отступление ледников в Альпах после пика LIA, несколько старых изображений и рисунков свидетельствуют о массовом таянии льда, беспрецедентном для голоцена. Голоцен представляет собой нынешнюю геологическую эпоху, которая началась примерно за 11650 лет до настоящего времени, в конце периода позднего дриаса, произошедшего с 12500 до 11650 лет назад.
Долгосрочная эволюция этих очень маленьких ледников и ледяных тел хорошо согласуется с изменениями средней температуры сезона абляции, связанными с изменчивостью Атлантического многолетнего колебания (AMO).
AMO - это климатический индекс, объясняющий многолетнее изменение температуры поверхности моря (ТПМ) в северной части Атлантического океана от 0 до 70 ° с.ш. AMO имеет цикл 65–70 лет и диапазон 0,4°C между крайними значениями. Соответственно, как один из наиболее заметных факторов изменчивости климата, AMO также влияет на климат Европы.
На рисунке ниже из этого недавнего исследования поясняются временные ряды и пространственные представления AMO. На панели (а) индекс AMO 1856–2015; панель (б) показывает карты средних аномалий ТПО (климатология 1951–1980 гг.) для теплого (левая панель) и прохладного (правая панель) лет; панель (c) показывает среднюю скорость ветра на 10 м во время AMO-теплой и AMO-холодной фазы соответственно.
Было замечено, что размер ледников в Альпах реагирует на изменения, вызванные AMO, по крайней мере, в течение последних 250 лет. Теперь на них накладываются эффекты глобального потепления. АМО влияет на массу ледников в основном через минимумы и максимумы температуры сезона абляции.
Быстрое и устойчивое повышение средней летней температуры воздуха с начала 1980-х годов накладывается на AMO. Это объясняет резкое сокращение площади и массы ледников, особенно очевидное после 1980-х годов.
Чтобы лучше объяснить, о чем мы говорим, на рисунке ниже мы нарисовали красной линией изменение длины ледника Канина, а голубой линией - индекс AMO от NOAA.
А ТЕПЕРЬ ПАРАДОКС! В ЮЛИЙСКИХ АЛЬПАХ ледники оставались стабильными в последние 15 лет.
Хотя летняя температура здесь продолжала расти, небольшие ледяные тела Юлийских Альп фактически оставались стабильными в течение последних 15 лет, вместо того, чтобы быстро исчезнуть, как это должно было быть из-за их малого размера. Согласно недавнему исследованию, немногие из них даже увеличились с долгосрочным положительным балансом массы.
В частности, остаточное ледяное тело восточного ледника Канин увеличилось в толщину на 3,53 м в период 2006-2018 гг. (См. Рисунок ниже). Если пересчитать это значение с плотностью смеси замороженного материала из снега, фирна и льда (791 кг на кубический метр), то получится 2,79 м водного эквивалента.
Гляциологи, используя различные методики, включая аэрофотограмметрию, геодезические исследования, воздушное лазерное сканирование, а также обнаружение света и определение дальности, поняли, как такие очень маленькие ледники могут немного увеличивать свой размер и объем.
Немногие из таких ледяных тел просто пребывают в устойчивом состоянии, издеваясь над своими более крупными собратьями в остальных Альпах. На изображении ниже показана годовая скорость изменения высоты ледника Канин на востоке за отдельные годы (меньшие изображения) и за все периоды с 2006 по 2018 год (увеличенное изображение).
Кроме того, ледник Монтазио, единственное ледяное тело Юлийских Альп, которое действительно может быть правильно определено как таковое, испытало аналогичную судьбу. Ледник Монтазио занимает площадь 0,066 км2 и считается самым низким итальянским ледником со средней высотой 1900 м. Ледяное тело характеризуется крутой конусообразной зоной скопления, питаемой частыми зимними лавинами, а пологая поверхность характеризует зону абляции.
Несмотря на небольшую высоту, сравнение с обширной выборкой эталонных альпийских ледников в период с 2006 по 2019 год ясно показывает, насколько ледник Монтазио, как и ледник Канин, гораздо меньше пострадал от теплой фазы. По крайней мере, до сих пор.
Скорость потери массы ледника Монтазио в 2006-2019 гг. составляла -0,07 м в.э. в год. Это на порядок ниже скорости −0,87 ± 0,07 м в.э. в год, по недавним оценкам для всех ледников в Альпах и Пиренеях, в период с 2006 по 2016 год.
НЕСКОЛЬКО ЛЕТ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО МАССОВОГО БАЛАНСА, НО ПОЧЕМУ ЭТО ПРОИСХОДИТ?
Мы только что обсудили, что в последние три десятилетия температура в Альпах постоянно повышалась, а лето стало длиннее и теплее. Фактически, средняя годовая температура воздуха на высоте более 2000 м в Юлийских Альпах за последние 10 лет (2010-2020 годы) была на 1,5°C выше, чем показатели 1961-1990 годов.
Если мы посмотрим на период 1991-2020 годов, мы увидим, что средняя годовая температура воздуха была примерно на 1,0°C выше, чем в предыдущие 30 лет. Летом эта разница еще больше. Последние десять лет были на 2,3°C теплее, чем в 1961–1990 годах. В 1991-2020 годах средняя летняя температура воздуха была на 1,7°C выше, чем в предыдущие 30 лет.
К тому же, гляциологи выяснили, что потенциальное таяние увеличилось примерно на 29 мм в.э. в год: от 4119 мм в.э. в конце 1970-х, до 5279 мм в.э. в конце 2010-х. С конца 1970-х годов до настоящего времени период таяния увеличился примерно на две недели.
Исключительно для статистических целей менее эффективными сезонами абляции были лето 1984 и 1996 гг. с 3446 и 3621 мм в.э. Наиболее эффективные сезоны абляции были в 2003 и 2012 годах с 5747 и 5755 мм в.э. соответственно. Летом 2003 г. была зафиксирована самая высокая температура за более короткий период. Период абляции 2012 г. длился дольше, но был менее экстремальным по абсолютным значениям. Таким образом, недавний положительный баланс массы нельзя объяснить благоприятной температурой!
ВЫСОКАЯ ЧАСТОТА СНЕЖНЫХ ЗИМ
Недавнее увеличение количества зимних осадков и несколько сезонных зимних экстремальных явлений привели к накоплению снега над такими ледяными массивами, намного превышающим средний уровень. На изображении ниже мы построили зимние осадки и общее накопление снега за период 1979-2018 гг.
С 2006 по 2018 год это превышение количества осадков привело к устойчивости ледяных тел и в целом к зарегистрированному положительному балансу массы. Новый голый лед выступил на поверхность несколькими ледяными пятнами. Это доказывает долгосрочную тенденцию обледенения этой небольшой альпийской области между Италией и Словенией.
Согласно недавнему исследованию, результатом снежных зим 2008–2009 и 2013–2014 годов стало образование двух небольших цирковых ледников в Альпи Ороби, в южной части хребта. Избыток снега обеспечил накопление многолетнего льда и фирновых пятен, которые смогли пережить очень теплое лето. Эта область действительно имеет несколько общих черт с Юлийскими Альпами, особенно с точки зрения орографических осадков.
Во-первых, местные топографические факторы способствуют накоплению большего количества лавин. Тем не менее, наиболее актуальная причина, по-видимому, связана с выпадением экстремальных осадков, вызванных недавним потеплением. Но настоящая причина таких изменений может быть расположена далеко от Альп.
Последние несколько десятилетий характеризовались потеплением в Арктике, которое почти удвоилось по сравнению со всем северным полушарием. Сочетание усиленного антропогенного глобального потепления и положительной обратной связи приводит к так называемому усилению влияния Арктики (АА).
Наблюдения и моделирование выявили несколько крупномасштабных изменений в атмосферной циркуляции. Эти изменения приводят к потере морского льда и более раннему таянию снегов, что, в свою очередь, влияет на осадки, сезонные температуры, штормовые траектории и приземные ветры в средних широтах.
Единичные сильные погодные явления обычно имеют динамическое происхождение, и многие из них являются результатом устойчивых погодных условий, обычно связанных с блокированием и волнами высокой амплитуды в воздушных потоках верхнего уровня. Свидетельства связывают АА с усилением тенденции к более медленному движению волн Россби на восток. Это, в свою очередь, способствует экстремальным погодным условиям, вызванным постоянными погодными условиями из-за усиленных траекторий потока.
Волны Россби, также известные как планетарные волны, естественным образом возникают во вращающихся жидкостях. В океане и атмосфере Земли эти волны образуются в результате вращения планеты и порождают движение глобальной атмосферной циркуляции.
Процесс, ведущий к усилению меандрирования и замедлению волн Россби, известен как квазирезонансное усиление (КРА) и кратко поясняется ниже на рисунке.
В итоге, можно сказать, что недавно зарегистрированные экстремальные и продолжительные зимние снегопады были достаточными, чтобы компенсировать более продолжительное и теплое лето в конкретном альпийском секторе. Таким экстремальным сезонным явлениям способствовали также термодинамическая структура нижней тропосферы и повышенная температура поверхности моря. Фактически, недавнее исследование показывает, что менее чем за одно столетие температура поверхности моря в северном Средиземноморье повысилась примерно на 1,3°C. Более того, данные связывают возникновение усиленных траекторий потоков на верхних уровнях с усилением Арктики и, следовательно, с продолжающимся глобальным потеплением. Хотя в следующие десятилетия ожидается дальнейшее летнее потепление, изменение погодных условий может внести решающий вклад в выживание небольших ледниковых остатков в морских горных районах.
Но и зимой температура тоже повышается, и снег в высокогорье все чаще превращается в дождь. В ближайшем будущем это может стать наиболее важным фактором.
А юлийские альпы - это где?