Темпы потепления вечной мерзлоты в мире

Глобальное потепление наносит всё больший ущерб регионам распространения вечной мерзлоты. Как показывает новое глобальное сравнительное исследование международной сети GTN-P, температура промёрзшего грунта на глубине более 10 метров в период с 2007 по 2016 год выросла в среднем на 0,3 градуса Цельсия во всех регионах с вечномерзлыми почвами — в Арктике, Антарктике и высокогорных районах Европы и Центральной Азии. Наиболее выраженный эффект наблюдался в Сибири, где температура промёрзшего грунта выросла почти на 1 градус Цельсия. Это новаторское исследование только что опубликовано в онлайн-журнале Nature Communications.

Вечная мерзлота занимает примерно одну шестую часть суши Земли, что означает, что почвы остаются постоянно замёрзшими не менее двух лет подряд. Однако в большинстве этих регионов холод проник в грунт тысячелетия назад; в результате, в самых крайних случаях, мерзлота простирается на глубину до 1,6 километров. В Арктике люди полагаются на вечномерзлый грунт как на стабильное основание для домов, дорог, трубопроводов и аэропортов. Однако в условиях глобального потепления целостность этих сооружений всё больше подвергается опасности, что создаёт огромные затраты. Кроме того, вечномерзлые почвы содержат огромное количество сохранившегося растительного и животного материала. Если эта органика оттаивает вместе с мерзлотой, микроорганизмы начинают её разлагать — процесс, который может привести к выбросам углекислого газа и метана, достаточным для повышения глобальной средней температуры на дополнительные 0,13–0,27 градуса Цельсия к 2100 году.

Новое сравнительное исследование, опубликованное сетью GTN-P (Глобальная наземная сеть по мониторингу вечной мерзлоты), впервые показывает, насколько уже прогрелись вечномерзлые почвы по всему миру. Участвующие исследователи в течение 10 лет наблюдали и анализировали температуру грунта в скважинах в Арктике, Антарктике и различных высокогорных районах мира. Данные собирались на глубинах более 10 метров, чтобы исключить влияние сезонных колебаний температуры.

Полный набор данных включает 154 скважины, 123 из которых предоставляют данные за целое десятилетие, а остальные позволяют уточнить расчёты годовых отклонений. Результаты показывают, что за 10 лет с 2007 по 2016 год температура вечномерзлого грунта выросла на 71 из 123 измерительных участков; в пяти скважинах мерзлота уже оттаивала. Напротив, температура грунта понизилась на 12 скважинах (например, на отдельных участках в восточной Канаде, южной Евразии и на Антарктическом полуострове); на 40 скважинах температура осталась практически неизменной.

Наиболее резкое потепление исследователи наблюдали в Арктике: «Там, в регионах с содержанием вечной мерзлоты более 90%, температура грунта выросла в среднем на 0,30 градуса Цельсия за 10 лет», — сообщает первый автор работы доктор Борис Бискаборн из исследовательской группы «Полярные наземные экосистемы» Потсдамского отделения Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера. На северо-востоке и северо-западе Сибири повышение температуры на некоторых скважинах составило 0,90 градуса Цельсия или даже выше. Для сравнения, температура воздуха в соответствующих регионах за тот же период выросла в среднем на 0,61 градуса Цельсия.

Дальше к югу, в арктических регионах с содержанием вечной мерзлоты менее 90%, промёрзший грунт прогрелся в среднем всего на 0,2 градуса Цельсия. «В этих регионах становится всё больше снегопадов, которые по принципу иглу изолируют вечную мерзлоту двумя способами: зимой снег защищает почву от экстремального холода, что в среднем оказывает согревающий эффект. Весной он отражает солнечный свет и не даёт почве подвергаться слишком сильному нагреву, по крайней мере, до тех пор, пока снег полностью не растает», — объясняет Бискаборн.

Значительное потепление наблюдается и в районах вечной мерзлоты высокогорных хребтов и в Антарктике. Температура постоянно замёрзших грунтов в Альпах, Гималаях и горных хребтах северных стран выросла в среднем на 0,19 градуса Цельсия. В неглубоких скважинах в Антарктике исследователи зафиксировали рост на 0,37 градуса.

«Все эти данные говорят нам о том, что вечная мерзлота нагревается не просто в локальном и региональном масштабе, а по всему миру и практически с той же скоростью, что и климатическое потепление, которое вызывает значительное потепление воздуха и увеличение толщины снега, особенно в Арктике. Эти два фактора, в свою очередь, приводят к потеплению некогда постоянно замёрзшего грунта», — говорит профессор Гвидо Гроссе, руководитель отдела исследования вечной мерзлоты в Институте имени Альфреда Вегенера в Потсдаме.

Мониторинг вечной мерзлоты требует институциональной основы

Эти показательные результаты — награда за десятилетнее международное сотрудничество с участием экспертов из 26 стран. Большинство скважин, использованных в исследовании, были пробурены и оснащены измерительным оборудованием во время Международного полярного года 2007/08 и предоставили первый «снимок» температур вечной мерзлоты. С тех пор более 50 исследовательских групп регулярно обслуживали измерительные станции и ежегодно записывали их показания. В виртуальной сети GTN-P данные впоследствии собирались и стандартизировались, что обеспечило их сопоставимость.

Соавтор исследования, профессор Ханне Х. Кристиансен, президент Международной ассоциации по мерзлотоведению (IPA), говорит: «Мониторинг глобальных температур вечной мерзлоты и сбор данных в свободно доступной базе данных GTN-P чрезвычайно важен — и не только для исследователей, преподавателей и коммуникаторов, но и для различных других пользователей».

«Температура вечной мерзлоты — одна из наиболее общепринятых климатических переменных. Она даёт прямое представление о том, как реагирует промёрзший грунт на изменение климата», — объясняет исследователь. Эта информация особенно важна в тех районах вечной мерзлоты, где грунт уже стал теплее или начал оттаивать, вызывая серьёзные повреждения при проседании почвы, что дестабилизирует дороги и здания. Соответственно, исследователи планируют продолжать мониторинг скважин.

В отличие от метеорологических наблюдений, до сих пор нет единого международного института, который, следуя по стопам Всемирной метеорологической организации (ВМО), успешно объединял бы национальные интересы. Такой институт стал бы важным активом для координации этих важных научных измерений и обеспечения дальнейшего использования пунктов мониторинга в будущем.

На сегодняшний день скважины вечной мерзлоты и установленные в них датчики температуры поддерживаются и эксплуатируются отдельными исследовательскими группами в рамках различных небольших проектов. Глобальная наземная сеть по мониторингу вечной мерзлоты (GTN-P) предлагает веб-систему управления данными (gtnpdatabase.org), которая была совместно разработана Институтом имени Альфреда Вегенера и Arctic Portal (Исландия) и стала возможной благодаря финансовой поддержке Европейского Союза.