Една четвърт от цялата земя в северното полукълбо е постоянно замръзнала. Но климатичното затопляне води до топене на вечна замръзване, което отделя парникови газове, които допълнително ускоряват този процес. Доклад от делтата на Лена
Преминаването между 1500 островчета в делтата на Лена изисква безупречна концентрация: с едно око трябва да погледнете радара, за да не се сблъскате, а с другото да следвате крайбрежните забележителности, които изпъстрят този безкраен простор на вода и земя. Преди да се влее в морето Лаптев в Северен Сибир, реката се разпространява толкова широко, че бреговете й се превръщат в мъгливи ивици на хоризонта.
Остров Самойлов се откроява с дървената си колиба, разположена на брега, където живеят учени и дивечари на резервата, която покрива устието на реката и склоновете на билото Хараулах. Само сега бавна, но необратима ерозия заплашва да потопи къщата във водите на Лена. В бъдеще целият остров може също да изчезне: силно покачване на водата в резултат на пролетното топене на лед ерозира бреговете му.
Колкото и да е, основният удар за този остров от 5 км2 е отдръпването на вечна замръзване под натиска на климатичното затопляне. Говорим за почви, чийто горен слой се размразява в топлия сезон, като същевременно поддържа температура под нулата в дълбочина поне две последователни години.
„Самоиловската екосистема е заплашена от потенциално унищожаване“- се казва в статия, посветена на този брой в списанието Biogeosciences. Германката Джулия Бойке и нейните колеги от Института за полярни и морски изследвания. Алфред Вегенер (AWI) няма да се примири с такава перспектива.
Всяка година от април до септември служители на AWI и техните руски колеги от Арктическия и Антарктически изследователски институт и Института за вечна замръзване пътуват до остров Самойлов, за да изучават промените в почвата и ландшафта, както и връзката между климатичното затопляне и размразяването на вечна замръзване.
Две трети от района на Русия
Промоционално видео:
Островът, на който е разположена модерна изследователска станция (финансирана от Института по нефтена геология и геофизика), се превръща в любима наблюдателна точка: вечната мерзлака заема 95% от Сибир и две трети от Русия. Като цяло замръзналата почва представлява четвърт от цялото северно полукълбо, главно в Аляска, Канада, Гренландия, Русия и Китай.
Западна Европа се отличава с алпийски тип вечна замръзване, която се среща в редица планински вериги. Структурата и геодинамиката му се различават от замръзналите почви в северните ширини, но е чувствителна и към климатичните промени. И така, на 23 август движението на почвата в резултат на размразяването на вечна замръзване отнесе осем души в близост до швейцарското село Бондо.
„На някои места сибирската вечна замръзване се е образувала много отдавна, още в плейстоцена (период от преди 2,6 милиона години до преди 11 000 години)“, казва Юлия Бойке. "Много е студено, около -9 ° C и отива на дълбочина от почти 1500 метра в северната част на Якутия."
„На остров Самойлов е сравнително стабилен и с високо съдържание на органични вещества с наличие на торфени зони“, добавя тя, като надява дебели гумени ботуши, без които е невъзможно да се ходи по вискозната тундра на острова. Придружаващите я млади учени отиват с нея в Курунгни. Съседният остров има сложни ледени образувания, а релефът му се формира от термокарстови седименти (получени в резултат на отпадане на замръзнала земя за дълго време).
Долините, по които учените от AWI вървят шест часа, са пълни с потоци. „Искаме да разберем дали тази вода идва от сезонните валежи или от топенето на лед, когато почвата се промени“, обяснява геоморфологът Ан Моргенстерн. Тя винаги има бележник, готов на ръка, а раницата й е пълна с взети проби от вода.
Огромен фризер
Топенето на вечна замръзване в Сибир и в други региони, където учените правят измервания, е потвърден факт. Благодарение на сензори, разположени в няколко кладенци (някои от тях бяха пробити на дълбочина 100 метра), руско-германският екип от специалисти успя да регистрира повишение на температурата с 1,5-2 ºС от 2006 г. насам.
„Ние наблюдаваме тенденция към затопляне на почвата и повишаване на температурата на въздуха през зимата“, потвърждава Юлия Бойке. - Промяната на температурния компонент се отразява в целия баланс на енергийните потоци, водата и парниковите газове. Тревожно заключение, като се има предвид, че Арктика участва в регулирането на климата на цялата земя.
„Вечната замръзване е огромен фризер“, обяснява Торстен Сакс от Германския център за геоложки изследвания (GFZ), който идва на острова за осми път. "Ако оставите вратата на фризера отворена, пицата ви ще се размрази, сладоледът ви ще се разтопи и микробите ще започнат да се размножават върху тази органична материя." Permafrost отделя органични вещества, които под въздействието на микроорганизми отделят CO2 в присъствието на кислород или метан в анаеробна среда, например в самоиловските торфища.
Тези парникови газове допринасят за по-високи температури, което от своя страна води до размразяване на вечна замръзване и отделяне на газове. Експертите наричат това "обратният процес на въглерода в вечна замръзване". Според тях тя съдържа 1500 гигатона въглерод, което е два пъти повече, отколкото в атмосферата.
Допълнително затопляне
Но какви са пропорциите на въглеродния диоксид и метан, отделяни от почвите по време на размразяването? Последното, между другото, създава 25 пъти по-мощен парников ефект. „Това е един от най-големите въпроси за бъдещето“, казва Герхард Кринер от Националния център за научни изследвания.
Тревогата е още по-сериозна, тъй като моделите на Междуправителствения панел по изменението на климата, които бяха формирани досега, не взеха предвид ефектите от размразяването на вечна замръзване. „Допълнителното затопляне поради размразяване на вечна замръзване е около 10%“, казва Герхард Кринер. По този начин емисиите на парникови газове от вечна замръзване могат да повишат термометъра с 0,3 ºС до 2100 г.
В лабораторията на изследователската станция (тя се поддържа при стабилна температура с помощта на три оглушителни генератора) учените изследват графики на емисиите на парникови газове в атмосферата. Пиковете на метана се наблюдават през лятото, но анализът на данните остава предизвикателство при толкова големи географски ширини. Първият период на измерване (2002-2012 г.) беше извършен без автоматизирано оборудване, което се предлага на модерната база, пусната в експлоатация през 2013 г.
Три години по-рано, по време на посещение на остров Самойлов, президентът Владимир Путин смята, че руско-германското сътрудничество за вечна замръзване заслужава по-добра инфраструктура. До този момент служителите на AWI (първата им експедиция на острова се състоя още през 1998 г.) трябваше да се задоволят с минимума: да спят в палатки, да се стоплят с дърва за огрев (от гората, спускаща се по Лена) и да използват хижата на рейнджърите като своя централа.
Темпо на обработка
Зимуването тогава беше невъзможно. „Ние просто не можахме да събираме данни през зимата“, казва Торстен Сакс. "Беше необходимо да се добавя гориво към външния генератор на всеки три дни при температура от -40 ° C в полярна нощ." Другите трудности при интерпретацията на данните изглеждат много по-познати. Десет години е твърде кратък период, за да се открият промените в тенденциите на потока на газ в дългосрочен план. Освен това е необходимо да се увеличи броят на наблюдателните пунктове, което в никакъв случай не е толкова лесно да се постигне в Сибир, който е с площ над 20 пъти по-голям от Франция.
На прилично разстояние от гарата, боядисана в цветовете на руския флаг, екипът на AWI завършва изграждането на иглу, в което ще бъдат настанени компютърното и електронното оборудване на новата метеорологична кула през 2018 година. Пашкулът от фибростъкло трябва да създаде необходимите условия за стабилни измервания, осигурявайки убежище от яростните ветрове и виелици на сибирската зима. Подобно на други сгради на острова, иглуто стои на кокили, за да не бъде засегнато от движението на почвата. И така, при първата метеорологична кула, земята потъна с 10 сантиметра за година.
„Вече няма съмнение относно връзката между затоплянето на климата и топенето на вечна замръзване“, отбелязва инженерът Петер Шрайбер, който сглобява иглуто. „Въпросът сега е колко бързо вечната мразове ще продължи да се топи и как природата ще реагира на този процес.“
Природата е основният мениджър в условията на промените, които се случват в Сибир, отбелязва Фьодор Селяхов. Ръководителят на изследователската станция признава промените, настъпили наоколо: „Например преди 20 години тук нямаше нито едно дърво, а само растителност, характерна за тундрата. По време на пътуване до делтата миналата година видях 2 метра високи дървета “.
Колкото и да е, този родом от Якутия от бреговете на Вилюи не вярва в антропологичните причини за изменението на климата. „Това е цикълът на природата. Тук беше топло преди 100 години, тогава стана студено, а сега започва друг период на затопляне “, казва той в кабинета си, който е украсен с фосили, намерени в близост.
Бивак на мамут
Що се отнася до вечната слана, „тя вероятно се топи, но бавно“. „Когато изваждаме бивница на мамут от почвата, осъзнаваме, че другият край е все още в земята, все още замръзнал. Това е знак, че вечната мерзлака остава много студена”, продължава той. Неочаквана последица от размразяването на почвите в далечния север беше развитието на лов на древни останки.
Гюнтер Стоуф, по прякор "Моло", разбира отношението на своите руски приятели. „Природата решава, а не човекът“, казва техният AWI техник, който е прекарал най-дълго време на острова. Сега на 65 години той обеща, че този сезон ще бъде последният от кариерата му (48 експедиции до Арктика и Антарктида). Източногерманският родом беше най-младият член на почти двугодишната съветска експедиция (1975-1977 г.), натоварена с изграждането на база в Антарктида. Той имаше шанс да посети полярните региони повече от веднъж, самостоятелно и в групи.
Неговият жизнен път отразява различна история, сътрудничество между ГДР и СССР по време на Студената война. След падането на Берлинската стена беше сформиран научен комитет, на който беше възложено определянето на програмата за научни изследвания за обединена Германия. Той препоръча да се запази полярната посока и да се изгради около изследователската група AWI в Потсдам. „В него бяха включени експерти като Моло и Кристин Зигерт, които имаха 20-годишен опит в изучаването на вечна замръзване благодарение на съвместната си работа със СССР“, обяснява Анна Моргенстерн.
Проучването на замръзналите почви придоби широко разпространение в Русия в началото на 20 век в съответствие със стратегическите решения на Москва. Политиката за развитие на източните и северните райони, богати на въглеводороди и други природни ресурси, не може да бъде осъществена без изграждането на Транс-сибирската железница. Колкото и да е, за изпълнението на този проект първоначално се изискваше да се формира инженерна наука за повсеместната вечна мерзлота тук.
В края на 30-те години в Москва е създаден Институтът за вечна замръзване. През 1960 г. е преместен в Якутск. Този голям източносибирски град също стои на замръзналата земя. Две подземни галерии (на дълбочина от 4 и 12 метра) в основата на института осигуряват „директен“достъп до вечната мразовитост. Пясъчните пластове разказват за геоложката история на града, който е построен върху алувиалните находища на Лена.
Антракс и хралупи
Тежките врати поддържат температурата под замръзване. „Топенето на вечна студ е заплаха за планетата, но в мащабите на Якутия всичко е все още доста стабилно”, обяснява директорът на института Михаил Григориев. "В същото време последствията от топенето са по-забележими в други региони, особено в Ямал."
След необичайно топлото лято на 2016 г. на полуострова започва епидемия от антракс (първият случай от 1941 г. според Московския институт по епидемиология) поради размразяването на вечната мерзлота, в която се намираше патогенът. Освен това вестниците отново започнаха да говорят за Ямало-Ненецкия автономен окръг след откриването на големи депресии. Те също станаха резултат от размразяване на вечна замръзване. „Районът е богат на газ. Когато почвата се стопи, тя излъчва газови мехурчета, което обяснява тези експлозии “, казва Михаил Григориев.
В същото време досега не е регистриран нито един случай от този вид на остров Самойлов, Аляска или Северна Канада. Глобалната мрежа за наблюдение на вечна замръзване събира данни от над 250 сайта. Целта му е да „обединим знанията и също така да утвърди новите модели за климата“, казва служителят на AWI Хюгс Лантуит.
В допълнение, научните изследвания за алпийската вечна мерзлот набира скорост. Европейската конференция за пермафрост през юни 2018 г. предстои да докладва за тази работа, която се развива активно в Швейцария, но все още е в начален стадий във Франция.
Крайбрежната ерозия и нейните социално-икономически последици се превръщат в друг източник на безпокойство: една трета от световната брегова ивица е в зоната на вечна замръзване. В морето Лаптев и морето Бофорт (Северна Америка) бреговата ерозия може да достигне осем метра годишно, което принуждава близките села да обмислят преместване на къщи. На остров Самойлов все още има крайбрежната дървена колиба. Но колко дълго ще продължи?
Саймън Роджър