AntarcticGlaciers.org

Пояснення науки про антарктичні льодовики

Головна »Льодовики та клімат» Який глобальний обсяг льоду на суші та як він змінюється?

Скільки всього льоду у світі?

Більшість (99,5%) постійного обсягу льоду у світі замикається в крижаних покривах і льодовиках. Антарктичний крижаний лист - найбільший магазин заморожених прісних вод; він підніме рівень моря на 57,9 м (його “еквівалент рівня моря”, або СКВ) при повному таненні (BedMachine). Антарктичний крижаний лист покриває 8,3% земної поверхні Землі.

Крижаний лист Гренландії має еквівалентний об'єм льоду на рівні моря 7,42 м і займає 1,2% загальної поверхні суші (BedMachine).

Нарешті, льодовики та крижані шапки мають еквівалентний об'єм льоду на рівні моря 0,32 м, що покриває лише 0,5% загальної поверхні суші (рис. 1). Тут є гарна ілюстрація цього.

Глобальні льодовики (жовтий) та крижані покриви (білий). З IPCC AR5

Рисунок 1. Глобальний наземний лід. Льодовики виділені жовтим кольором, льодовикові полиці - зеленим кольором, крижані покриви - білим кольором.

Інші джерела світового льоду

Також є невелика кількість льоду, що зберігається в землі в районах вічної мерзлоти, замерзлих озер і річок, сезонного снігового покриву тощо.

Морський лід (замерзла морська вода) та льодовикові шельфи (заморожені плаваючі продовження сухопутного льоду; зелений на малюнку 1 вище) не мають “еквівалента рівня моря” обсягу льоду, оскільки вони вже плавають, тому не піднімали б рівень моря на повну плавлення.

Вимірювання змін у глобальному обсязі льоду

Зміни глобального обсягу льоду часто виражаються в гігатоннах на рік (рік -1). A гігатонне становить 1 000 000 000 тонн. 1 км 3 води = 1 Gt води; 361,8 Гт льоду піднімуть глобальний рівень моря на 1 мм.

Льодовиковий лист Гренландії

Масовий баланс льодовикового покриву Гренландії

Крижаний лист Гренландії втрачає масу вже понад 20 років. За останніми підрахунками, льодовий лист Гренландії з 2012 по 2016 рік мав негативне сальдо маси, програвши 247 ± 15 Гігатонн (Gt) на рік обсягу льоду, що сприяє підвищенню рівня моря 0,69 ± 0,04 мм на рік [2]. Масовий баланс Гренландії з 1995 р. Стає дедалі негативнішим, і зараз він еквівалентний глобальному внеску в підвищення рівня моря від льодовиків та крижаних шапок (рис. 2).

Рисунок 2. Кумулятивні втрати льодової маси з льодовикового покриву Гренландії 1992–2012 рр. [1] (з IPCC AR5).

Рухомий змінами балансу поверхневої маси

Ці зміни значною мірою були зумовлені змінами балансу поверхневої маси. У той час як в Гренландії 60% втрат маси відбувається через скидання льоду через лінію заземлення до океану (у вигляді айсбергів або танення в океані), 40% втрат маси відбувається від поверхневого танення. Збільшення поверхневого розплаву (абляція) значною мірою відповідає за збільшення танення Гренландії [3] .

15 червня 2016 року Advanced Land Imager (ALI) на супутнику Землі-Спостереження-1 НАСА отримав природне кольорове зображення району, що знаходиться у внутрішній частині узбережжя південно-західної Гренландії (120 кілометрів на південний схід від Ілулісату та 500 кілометрів на північний північний схід від Нуук). З Вікісховища

Рисунок 3. Поверхневі талі води на льодовиковому покриві Гренландії.

Оцінки балансу маси льодовикового покриву Greenренландії включають периферійні льодовики, що оточують більший крижаний покрив. На ці периферійні льодовики припадає близько 15-20% загального дисбалансу маси льодовикового покриву [2, 4] .

Ці збільшення поверхневого танення та втрати маси з fromренландії зумовлені нещодавніми підвищеннями зимових та літніх температур повітря, із збільшенням розміру площі абляції льодовикового покриву (площа з чистим таненням протягом року). Це пов'язано зі змінами поверхневого альбедо, оскільки лід має нижче альбедо, ніж білий сніг, посилюючи танення. Загалом це призводить до зниження висоти льодовикового покриву Гренландії (рис. 4) та зменшення об'єму льоду.

Прискорення у вихідних льодовиках

Зливи льоду з основних вихідних льодовиків льодовикового покриву Гренландії також збільшились, причому льодовики прискорюються в західній частині Гренландії (наприклад, Якобсхавн Ісбре, Спільний Співтовариство) (рис. 4). Цей швидший потік льоду призводить до того, що ці вихідні льодовики викидають більший об'єм льоду в океан у вигляді айсбергів, ніж замінюється снігом, тому вихідні льодовики також стоншуються, що видно з червоного на малюнку нижче.

Рисунок 4. Середні показники зміни висоти поверхні (dh/dt) у часі (2010-2017) для льодовикових покривів Гренландії та Антарктики [2] .

Антарктичний крижаний лист

Об'єм льоду Антарктичного льоду

Найкращі оцінки обсягу Антарктики отримані з BEDMAP2 [5]. BEDMAP2 надає нам детальну карту основи крижаного покриву, отриману здебільшого на основі даних радарів. В Антарктиді є три крижані покриви, кожен зі своїми унікальними характеристиками. Це більший крижаний східно-антарктичний крихіт (EAIS) із СКВ 53,3 м, крижаний західноантарктичний крижаний покрив (WAIS) із СКВ 4,3 м та крижаний покрив Антарктичного півострова (APIS) із СКВ 0,2 м.

Висота поверхні льодовикових покривів Гренландії та Антарктики (IPCC AR5)

Малюнок 5. BEDMAP2 (Fretwell et al., 2013; IPCC AR5).

Баланс поверхневої маси Антарктиди

В Антарктиді дуже холодно, з дуже обмеженим таненням поверхні [6]. У прибережних частинах Антарктиди, особливо на заході Західної Антарктиди та на АПІС, спостерігається рясне накопичення. На малюнку нижче показано, де баланс поверхневої маси найвищий; червоні та жовті означають набагато більше снігопаду, ніж втрачається внаслідок танення поверхні. У центрі Східно-Антарктичного крижаного покриву холодно і сухо, з дуже незначним снігопадом або таненням поверхні.

Середній інтегральний баланс маси льодовикового покриву Антарктиди становить +2418 ± 181 Gt рік -1 [6] .

Рисунок 6. Середній (1979–2010) баланс поверхневої маси [мм в.е. y −1]. [6]

Зміни балансу маси Антарктики

Найбільша втрата маси в Антарктиді відбувається за рахунок танення океану та отелення айсбергів [7, 8]. Цей скид льоду до океану через лінію заземлення збільшується у міру прискорення випускних потоків льоду та відступу ліній заземлення (див. Тут). Таким чином, збільшений потік льоду в Антарктиді пояснює майже всі недавні збільшення масових втрат.

Внесок рівня Антарктиди в підвищення рівня моря був 0,49 - 0,73 мм рік -1 з 2012-2017 рр., переважно з АПІС та ВАІС, а також через прискорення вихідних льодовиків у затоці моря Амундсена (наприклад, льодовик Пайн-Айленд/льодовик Тувейт) (рис. 4; 7) [2] .

Виділені крижані потоки Антарктиди з льодовиком Сосновий острів та льодовиком Туейт.

Рисунок 7. Розташування льодовика Сосновий острів та Туейт в Антарктиді зі швидкістю льоду від Ріньо та ін. 2011 рік

Включаючи лід, отриманий і втрачений за допомогою усіх механізмів, поточний баланс маси Антарктиди з 1992 по 2017 рік становив:

EAIS: +5 ± 46 Gt рік -1
WAIS: –94 ± 27 Gt рік -1
APIS: –20 ± 15 Gt рік -1
Загальний антарктичний крижаний лист: -109 ± 56 Gt рік -1

Баланс маси антарктичного крижаного шару змінився з 2012 по 2017 рік до -219 ± 43 Gt рік -1 [8] . Масові втрати із Західної Антарктиди зумовлюють більшість загальних масових втрат з Антарктиди, при цьому баланс маси Східної Антарктиди демонструє незначні зміни [8] .

Шеперд та ін. 2018 рік

Рисунок 8. Зміни маси в Антарктиді (Shepherd et al. 2018).

Льодовики та крижані шапки

Ступінь льодовика

Кількість льоду, що міститься у глобальних льодовиках та крижаних шапках, наноситься на карту Інвентаризацією льодовиків Рендольфа [9, 10]. Цей опис використовує супутникові знімки та формалізовану методологію для організації дослідників, які працюють над картографуванням льодовиків та зміни льодовиків. За даними опису льодовика Рендольфа, у всьому світі існує 198 000 льодовиків (рис. 9); однак це довільне число, оскільки воно залежить від:

Підрозділ льодовиків та картографування льодових ділянок
Точність використовуваної цифрової моделі висоти
Мінімальний поріг площі; складно скласти карту льодовиків розміром менше 0,2 км 2, і тому це зазвичай встановлюється як мінімальний поріг площі. Якщо включити невеликі льодовики, може бути до 400 000 льодовиків (але вони становлять лише 1,4% льодовикової території).

Бамбер та ін. 2018 рік

Рисунок 9. Глобальні льодовики (жовтий) та їх площа (секторні діаграми) [2, 10] .

RGI оцінює загальну льодовикову площу: 726 000 км 2

Субантарктичний та Антарктичний: 132 900 км 2
Північна Арктика Канади: 104 900 км 2
Азія: 62 606 км 2
Низькі широти: 2346 км 2
44% знаходиться в арктичних регіонах, 18% в Антарктиці та Субантарктиці.

Об’єм льодовикового льодовика

Оцінка глобального обсягу льоду в льодовиках і крижаних шапках залишається «великим викликом» у гляціології; мало льодовиків із безпосереднім вимірюванням за допомогою радарів [11]. Потім топографію шару і, отже, товщину льоду зазвичай оцінюють або за масштабуванням об'ємної площі [12, 13], інверсіями нахилу та швидкості поверхні льоду [14, 15], або за допомогою чисельного моделювання потоку льоду [16] .

Наша найкраща поточна оцінка обсягу льодовикового льодовика становить [16]:

170 х 10 3 ± 21 х 10 3 км 3 (гірські льодовики та крижані шапки за межами Гренландії та Антарктиди)
= 0,43 ± 0,06 м ЖКВ.

Рецесія льодовика

Льодовики у всьому світі віддаляються. Ключові методи картографування змін льодовика включають:

Супутникові знімки (1970-ті роки) [17]
Топографічні карти (

1900 до сьогодні)

Геоморфологічні дані про ступінь льодовика (LIA/sig. Advances)

Автоматизоване та ручне відображення на супутникових знімках

Реально обмежити картографування льодовиків хв. 0,2 км 2

Втрати маси також можуть бути визначені кількісно з аналізу зміни висоти поверхні льодовика (dh/dt) [18, 19] за допомогою цифрової диференціації моделей висот, супутникової гравіметрії або альтиметрії та вимірювань балансу маси на місці [20] .

На малюнку нижче наведено поточні найкращі оцінки обсягів льоду, втрачених в Антарктиді та Гренландії за 2012-2016 роки (взято з Bamber et al. 2018) та з льодовиків у всьому світі. Бамбер та ін. 2018 рік не надає індивідуальної оцінки обсягу льоду, втраченого з кожної області, тому тут я побудував графік обсягів льоду, втрачених у 2003-2009 роках, від Gardner et al. 2013. Кожен регіон відповідає тим, що зображені на малюнку 9, а контури льодовиків - від GLIMS та Інвентаризації льодовика Рендальфа.

Зверніть увагу, що периферійні льодовики навколо Гренландії та Антарктиди включені до оцінки крижаних покривів (пор. Bamber et al. 2018). Однак ці льодовики швидко змінюються і справді становлять значну частину загальних змін.

Світові льодовики та баланс маси льодовикових покривів

Рисунок 10. Масові бюджети глобальних льодовиків на 2012-2016 рр. Бамбер та співавт. 2018 (крижані покриви) та 2003-2009 (льодовики; Гардер та ін., 2013).

Ці дані, нещодавно зібрані Bamber et al. 2018, дайте загальну оцінку втрат маси від льодовиків Росії -227 ± 31 Gt рік -1 (2012-2016). Сюди не включаються втрати від периферійних льодовиків навколо Гренландії та Антарктиди, які включені до оцінок балансу маси льодовикового покриву.

Рисунок 11. Розплав глобального льодовика (IPCC AR5) [1]

Це змусило Світову службу моніторингу льодовиків (РГМС) стверджувати: "показники масових втрат на початку XXI століття не мають прецедентів у глобальному масштабі, принаймні протягом спостережуваного періоду і, можливо, також для зареєстрованої історії" [21]. .

Цей глобальний розплав є викликом для суспільства. Хоча підвищення рівня моря з льодовиків в кінцевому рахунку стримується їх невеликим обсягом льоду у всьому світі, вони залишаються важливими як джерела прісної води [22]; їх танення створює нові небезпеки для гірських громад [23-25], і вони залишаються важливими для місцевої економіки [26] .

Резюме

Глобальні зміни в обсязі льоду нещодавно були підсумовані Bamber et al. (2018):

* викл. льодовики, периферійні до крижаних покривів

Прискорення втрати маси від льоду на суші

Втрати маси прискорюються (рисунок 12), зі змінами в рецесії, що спричиняє розплав океану в Антарктиді, збільшенням розряду льоду та зміною поверхневого танення в Гренландії, а також негативний баланс поверхневої маси в значній мірі сприяє рецесії льодовиків у всьому світі. Втрати від Гренландії зараз найбільше сприяють світовому підвищенню рівня моря (сюди входять периферійні льодовики навколо крижаного покриву), нещодавно обганяючи льодовики як найбільший внесок.

Бамбер та ін. 2018 рік

Рисунок 12. Масові втрати від льодовиків та крижаних покривів щорічно (Bamber et al. 2018)

Нижче наведено гарний підсумок ключових змін та процесів з IPCC AR4:

Рисунок 13. Короткий зміст глобальних змін у льодах, IPCC AR5 (2013).