Вимірювання кліматичної температури в холодильнику Дослідники подорожують до талої вічної мерзлоти в Арктиці
Потсдамські вчені досліджують, що робить зміна клімату в районах вічної мерзлоти Арктики. Ви бачите, як змінюються цілі пейзажі.
14 липня 2020 - 07:06, Керстін Вірінг
Норильськ Наслідки катастрофи можна було побачити навіть з космосу. Коли наприкінці травня цього року з резервуара електростанції в сибірському місті Норильськ витекло 20 000 тонн дизельного палива, кілька річок в районі мерехтіли нездоровими відтінками оранжевого та темно-червоного. Їдкий запах дизеля висів над тундрою. Це одна з найбільших таких екологічних катастроф, які спостерігала Росія за останні роки, і найбільша аварія подібного роду в Арктиці. Але є побоювання, що подібні проблеми в майбутньому навіть збільшаться.
Аварія може бути пов’язана з тим, що постійно замерзлі грунти в Сибіру та інших частинах Арктики все частіше тануть. Це робить підземну поверхню і, отже, фундаменти будівель нестійкими. Але це ще не все: там, де ця так звана вічна мерзлота тане, змінюються цілі ландшафти. І на довершення всього, це також виділяє додаткові парникові гази, які можуть ще більше сприяти зміні клімату.
Достатньо підстав, щоб уважніше оглянути шафи морозильної камери на крайній півночі: Які зміни там уже розпочались? І що це означає для майбутнього? Команда відділу досліджень вічної мерзлоти в Інституті Альфреда Вегенера (AWI), Центру досліджень полярних і морських досліджень Гельмгольца в Потсдамі, цікавиться саме цими питаннями. "Насправді ми вже спостерігаємо значні зміни в Сибіру та Північній Америці", - говорить керівник секції Гвідо Гросс.
Вічна мерзлота
Вчені описують грунт як вічну мерзлоту, якщо її температура була нижче нуля градусів Цельсія принаймні два роки поспіль. Таких областей багато, особливо в Арктиці та у високих горах. У Німеччині вічна мерзлота трапляється лише на Цугшпітце. Загалом близько чверті суші в північній півкулі належить до регіонів із вічною мерзлотою. Склад їх відрізняється залежно від регіону: одні складаються з гірських порід, інші з відкладень або ґрунту. Вони також містять різну кількість льоду. Форма вічної мерзлоти, яка називається ієдома, особливо багата льодом і зустрічається переважно в Сибіру, але також на Алясці та північно-західній Канаді. Коли ця ієдома відтає, в ландшафті відбуваються особливо вражаючі зсуви та інші зміни.
Одна з областей, яка особливо швидко змінює обличчя, знаходиться поблизу озера Тешекпук на півночі Аляски. Гвідо Гросс провів у регіоні три тижні в серпні 2019 року. І навіть за цей короткий час три-п’ятиметрове узбережжя помітно змінилося. Море стрімко відриває там матеріал, близько п’ятдесяти метрів на рік воно з’їдає шлях углиб країни. "Ви можете спостерігати, як гігантські заморожені блоки відламуються і розпадаються у воді за кілька днів", - говорить учений.
Але настільки ж вражаюче, як високі, круті скелі виглядають з точки зору мурахи: найкращий погляд на зміни в талому ландшафті виходить з повітря. Щоразу, коли це дозволяла погода, Гвідо Гросс та його колеги залізли на власний вимірювальний літак Polar 6 AWI і пролетіли низько над тундрою. На борту була камера високої роздільної здатності з Німецького аерокосмічного центру (DLR) у Берліні. Німецький дослідницький центр геологічних наук (GFZ) у Потсдамі надав спеціальні датчики, які можуть виявити викид парникових газів метану з землі.
"Така льотна кампанія - справжня гра терпіння", - говорить Гвідо Гросс. Весь ранок пройшов із очікуванням та розмірковуванням, чи туман та низькі хмари достатньо прочистяться, щоб можна було почати. Досить часто цього не було. "Однак в інші дні ми літали дуже довго і збирали багато даних", - згадує дослідник.
Наприклад, можна було дізнатися більше про вплив ерозій тундри останніх кількох десятиліть на вічну мерзлоту регіону. "Коли рослинність і торф’яні шари горітимуть полум’ям внаслідок дуже сухого літа, ізолюючий шар ґрунту, важливий для вічної мерзлоти, руйнується", - пояснює Гвідо Гросс. Це призводить до того, що надра сильніше тануть, лід, що міститься у вічній мерзлоті, тане, а поверхня суші руйнується. Утворюються западини, в яких взимку залишається більше снігу, а тала вода збирається навесні. Обидва продовжують нагрівати ґрунт і дозволяють йому ще більше танути.
Отож, коли починається велике плавлення, воно продовжує прискорюватися - і не лише на Алясці. Вимірювання в свердловинах по всій Арктиці показують, що температура під землею зросла в середньому на 0,3 градуса між 2007 і 2016 роками. Навіть висока Арктика не пошкодована, морозильні камери якої вважалися досить безпечними, принаймні протягом наступних кількох десятиліть. "Ми спостерігаємо глобальне потепління вічної мерзлоти навіть на глибині від десяти до двадцяти метрів", - говорить Гвідо Гросс.
Дослідники Потсдаму вже готові проводити вимірювання температури в самих різних регіонах. Торік вони не тільки пролетіли над Аляскою тундрою. Наприклад, одна команда веслувала на каное вздовж річки Піл на півночі Канади, приблизно за тисячу кілометрів. Там відталий ґрунт неодноразово призводить до масивних зсувів, які тягнуть у річку величезну кількість осаду та зважених речовин. Зразки води, зібрані під час експедиції, повинні виявити наслідки цього.
Однак попередній рекордсмен зсувів у вічній мерзлоті знаходиться недалеко від сибірського міста Батагай. З 1960-х років територія там затонула понад 50 метрів на протязі одного кілометра. Результат - круті скелі, які не лише постійно випускають нові залишки мамонтів, коней та інших тварин льодовикового періоду. Обрізані шари також фіксують те, що відбувалося під землею протягом тисячоліть. Однак отримати доступ до інформації в цьому архіві непросто. Для цього потсдамським дослідникам та їх російським колегам довелося спуститися по запаморочливих схилах кратера Батагайка за допомогою альпіністського спорядження та регулярно брати зразки льоду та грунту.
Але зусилля того варті. Оскільки такі зразки повинні розкривати більше про те, як відтавання вічної мерзлоти впливає на клімат. Зрозуміло, що величезна кількість вуглецю лежить у спокої в грунтах цих регіонів. "За останні кілька років ми досить добре уявили, наскільки великий цей резервуар для зберігання", - говорить Гвідо Гросс. Згідно з цим, у вічній мерзлоті Арктики знаходиться близько 1700 гігатон вуглецю. Це майже вдвічі більше, ніж зараз плаває в атмосфері.
Проблема в тому, що цей вуглець там не залишиться. Тому що поряд з вічною мерзлотою відмерзають і заморожені залишки тварин і рослин. Але тоді армія мікробів поспішає на це свято, розщеплює органічні речовини та виділяє багато вуглекислого газу та метану - що, в свою чергу, може ще більше сприяти зміні клімату. "Однак ми поки не знаємо, наскільки швидко викидає ґрунт яку кількість цих парникових газів", - говорить Гвідо Гросс. Тому що це різниться в різних регіонах і, серед іншого, залежить від того, яка рослина залишається в грунті. Наприклад, листя мікроорганізмами можна розщепити набагато легше і швидше, ніж деревиною або деревним вугіллям. Для того, щоб мати можливість краще оцінити ці процеси, AWI у Потсдамі створив нову лабораторію вуглецю спеціально для вічної мерзлоти. Там дослідники можуть досліджувати зразки з арктичного підземного простору та використовувати експерименти для моделювання того, що відбувається при розморожуванні за певних умов.
Після блокування через коронарну кризу ці розслідування починаються знову. Однак дослідникам довелося скасувати всі заплановані на цей рік експедиції до Сибіру та Північної Америки. "Ми сподіваємось, що зможемо наздогнати їх у 2021 році", - говорить Гвідо Гроссе. Тому що вони не хочуть залишати розморожувальну крижину непоміченою на крайній півночі занадто довго. Зрештою, те, що відбувається там, цікаве не лише людям та інфраструктурі в районі, підкреслює дослідник: "Це також впливає на нас у Центральній Європі".