Изменения климата в Арктике

Для того чтобы лучше разобраться в современных процессах, которые происходят на нашей планете, нам помогает исследование климата прошлого, так как прошлое — это ключ к настоящему. Почему Арктика вызывает такой большой интерес в последнее время? Дело в том, что в Арктике самые большие объемы морского льда. В последнее время ученые наблюдают сокращение объемов морского льда и опасаются, что это вызвано глобальным потеплением, а это может вызывать катастрофическое повышение уровня моря. В чем важность морского льда? Дело в том, что лед обладает очень высокой отражающей способностью: вместе со снегом он отражает солнечную радиацию, поступающую на Землю из космоса, а при сокращении ледового покрова образуются большие пространства темной воды, которые не столько отражают солнечную энергию, сколько поглощают тепло, в дальнейшем перераспределяя его и нагревая атмосферу. В этом заключается механизм обратной связи.

 

В Арктике лед сейчас находится в движении, там существует так называемый трансполярный дрейф — это перенос льда из восточной части Арктики в Северную Атлантику, где лед тает и служит источником холодных пресных вод. Какую же роль в этом контексте играет море Лаптевых? Море Лаптевых в районе Великой Сибирской полыньи образует самые большие объемы морского льда, и в дальнейшем они поставляются в Северный Ледовитый океан. Мы пытаемся изучить взаимосвязь процессов на суше, в атмосфере и океане и выявить какие-то закономерности. Закономерности в изменении климата будут полезны для построения климатических моделей будущего, с их помощью мы сможем лучше понять, как происходит изменение погоды в наше время.

Морские геологи изучают морские осадки, поднимая на поверхность колонки донных отложений, которые в основном сложены мягкими породами — это глинистый ил или песчанистая глина, и в этих колонках различными методами изучается последовательность отложений. В первую очередь изучается литология, гранулометрический и минеральный состав осадков, также изучаются остатки морских микроорганизмов — это уже палеонтологическое исследование. Проводится геохимическое исследование с определением содержания различных химических элементов. Скорость осадконакопления в различных частях Северного Ледовитого океана разная: в центральной части она составляет несколько миллиметров в тысячу лет, а на окраинах, в шельфовых морях и на континентальном склоне, скорость осадконакопления измеряется в сантиметрах, а иногда даже доходит до метра в тысячу лет.

 

С помощью колонок морских осадков очень удобно изучать последние 20 000 лет, их удобно отбирать, их длина позволяет исследовать данный промежуток времени и сравнивать с колонками из различных частей Арктики. В море Лаптевых мы наблюдаем смену в комплексах микрофауны, в изменении гранулометрического состава и геохимии, определяем возраст отложений с помощью надежного радиоуглеводного метода. Возраст абсолютный — мы можем точно сказать, сколько тысяч лет назад было то или иное событие. Это позволяет с большой детальностью изучать изменения, которые происходили, — за 20 000 лет произошел переход от холодной эпохи ледниковья к межледниковью.

Море Лаптевых отличается от остальных районов Евразии. Например, 20 000 лет назад, во время последнего ледниковья, было обширное лединение в Америке, Гренландии, Евразии — это балтийский щит, но в море Лаптевых существовала равнина с распространением вечной мерзлоты, уровень моря был ниже, моря как такового не было. На протяжении 20-тысячелетней истории происходит трансгрессия, заполнение этой территории и формирование современной акватории море Лаптевых — синхронно с другими интересными событиями, которые происходили в это время в Северном Ледовитом океане.

 

Итак, последний ледниковый максимум связан с обширным оледенением, с многолетним ледовым покровом, с толстым сезонным ледовым покровом, и уровень моря был на 120 метров ниже, чем сейчас. Из-за этого площадь Северного Ледовитого океана составляла одну треть от современной. Но не стоит говорить, что это был полностью закрытый льдом бассейн — все равно существовали какие-то полыньи, вдоль континентальной окраины существовал период сезонно свободных ото льда водных пространств. Примерно 18 000 лет назад начинается постепенное потепление, переход от ледниковья — этот интервал времени называется дегляциация.

 

В связи с увеличением инсоляции постепенно сокращается объем льда, Северный Ледовитый океан начинает лучше сообщаться с Северной Атлантикой. Мы наблюдаем поступление атлантических вод даже в таком отдаленном регионе, как море Лаптевых, находим экзотические для этого места раковины планктонных микроорганизмов фораминифер, которые в основном характерны для субтропической области. Это свидетельство того, что периодически атлантические воды проникали далеко на восток, но на протяжении дегляциации происходило колебание климата от похолодания к потеплению. Холодные интервалы времени носят название «древнейший дриас», «древний дриас» и «поздний дриас», а теплые промежутки времени — это бёллинг и аллерёд.

 

Так, при улучшении условий мы видим отклик, например, в составе микрофауны, которая реагирует на более благоприятные условия, и тогда увеличивается ее численность и биоразнообразие. На примере потепления аллерёда можно наблюдать механизм обратных связей. Потепление аллерёда привело к таянию ледниковых щитов и увеличению объемов талых вод. И на рубеже 13 000 лет назад в море Лаптевых и в других частях Арктики наблюдаются события опреснения по облегчению изотопно-кислородного состава в раковинах микроорганизмов. В это время происходит разгрузка вод приледникового озера Агассис. Принос большого количества пресных вод в Атлантику повлиял на ослабление океанической циркуляции и привел к сокращению переноса тепла, что послужило началом похолодания. После пресноводного события 13 000 лет назад наступает время позднего дриаса, достаточно быстро эта холодная эпоха сменяется потеплением голоцена.

В раннем голоцене (это интервал времени, в котором мы сейчас живем) 11,6 тысяч лет назад наблюдается наибольшее поступление солнечной радиации, наибольшая инсоляция, и благодаря этому еще интенсивнее сокращаются ледники. В море Лаптевых, например, это время интенсивной трансгрессии и подъема уровня моря, в то же время летняя граница морских льдов отодвигается на север, увеличивая пространство свободной воды, а дальше на Запад тепло проникает постепенно, по мере сокращения ледников. В Северной Европе и Северной Атлантике этот теплый период, который называется голоценовый термальный оптимум, отмечается 7000 лет назад. В море Лаптевых 5000–6000 лет назад наблюдается переход к похолоданию, увеличение ледовитости, понижение температуры для микрофауны, которую мы изучаем в колонках морских осадков, и наступают менее благоприятные условия. В Северной Атлантике также за 5000–6000 лет наблюдается тренд к похолоданию.

 

К сожалению, мы не видим изменения за последние 100 лет, о которых многие говорят. В частности, это повышение температуры, повышение уровня моря. Наша геологическая летопись последние 100 лет содержит один, максимум два сантиметра, и, к сожалению, этот верхний слой представляет собой жидкий осадок, который может быть часто утерян в процессе обработки материала. Поэтому мы можем предложить аналог современной ситуации, которую наблюдаем при повышении температур, и этот аналог как раз потепление аллерёда и последующее за ним похолодание позднего дриаса, когда механизм обратных связей привел к остановке тепловой машины Мирового океана, что привело к общему похолоданию.