Прогнозы будущего Арктики могут быть настолько надежными, насколько надежны модели и данные, на которых они основаны. Сценарии, прогнозируемые разработчиками климатических моделей, сильно различаются, и остается неясным, когда мы можем ожидать, что летом Северный Ледовитый океан станет свободным ото льда. В то же время существует значительный общественный интерес к надежным прогнозам развития арктического морского льда на следующие несколько десятилетий, чтобы иметь основу для долгосрочного стратегического планирования.
Исследователи из Института Альфреда Вегенера теперь более внимательно проанализировали ледниковую историю центральной Арктики с помощью данных керна отложений и моделирования климата. Их находки показывают, что этот регион был домом для морского льда во время последнего межледниковья, между 115 000 и 130 000 лет назад. «Благодаря данным керновых отложений у нас есть четкие доказательства того, что во время последнего межледниковья примерно 125 000 лет назад центральная часть Северного Ледовитого океана все еще была покрыта морским льдом в течение лета.
Напротив, в районе к северо-востоку от Шпицбергена, «Летний морской лед практически исчез», — поясняет профессор Рудигер Штайн, геолог из Института Альфреда Вегенера и первый автор исследования Nature Communications, добавляя: «Это также подтверждается климатическим моделированием, проведенным моделистами AWI, участвовавшими в исследовании».Однако сравнение результатов моделирования климата для последнего межледниковья со сценарными расчетами на будущее показывает существенные различия: благодаря более интенсивной солнечной радиации, тогда температуры воздуха в более высоких широтах также были на несколько градусов выше, чем в настоящее время. Однако концентрация углекислого газа в атмосфере — примерно 290 частей на миллион (частей на миллион) — составляла ок. На 110 частей на миллион ниже текущего уровня, как показывают данные ледяного керна из Антарктики.
Для своих расчетов сценариев разработчики моделей AWI использовали концентрации CO2 в атмосфере, превышающие 500 частей на миллион, что соответствует уровню прогнозов, опубликованных Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК). В этих условиях непропорционально быстрое отступление летнего морского льда в центральной части Северного Ледовитого океана в течение следующих нескольких десятилетий с последующим его полным исчезновением — в зависимости от того, насколько быстро повышается уровень CO2 — примерно через 250 лет с настоящего момента, должно произойти. быть ожидаемым. Результаты исследования раскрывают сложность процессов, формирующих изменение климата в Арктике, и указывают на значительные пространственные и хронологические различия в морском ледяном покрове.
Чтобы замедлить потепление Арктики и необратимую потерю морского льда, жизненно важно снизить уровень антропогенных выбросов CO2 в атмосферу.Для целей своего исследования исследователи использовали так называемые «прокси» — индикаторы, которые содержат информацию о прошлых условиях окружающей среды. Они сосредоточились на органических прокси, также известных как биомаркеры. Некоторые из этих биомаркеров вырабатываются определенными видами водорослей, среди которых одну группу можно найти только в открытых поверхностных водах, в то время как члены другой группы живут только в морском льду (или делали это в далеком прошлом Земли). «Когда мы подтверждаем присутствие этих биомаркеров водорослей в наших слоях донных отложений, это позволяет нам делать выводы об окружающей среде осадконакопления и условиях окружающей среды в соответствующее время», — говорит Стейн.
Поскольку исследованные ими группы биомаркеров основаны на водорослях, то есть на растениях, которым требуется свет для фотосинтеза, отсутствие обеих групп является важным показателем очень толстого и в значительной степени непрерывного ледяного покрова. Такие условия сделают фотосинтез невозможным как для водорослей, находящихся на поверхности воды непосредственно подо льдом, так и для водорослей, обитающих глубже во льду, вблизи границы раздела лед-вода.В дополнение к этим ценным новым открытиям в распределении морского льда во время последнего межледниковья, исследование также привело к еще одному захватывающему открытию, касающемуся протяженности циркумарктических ледяных щитов во время оледенения Заале.
Как рассказывает Штейн: «К концу оледенения Заале (примерно 140 000–150 000 лет назад) ледники, скорее всего, простирались за пределы внешнего шельфа. Они производили массы холодного воздуха, который дул в море в виде мощных осенних ветров (катабатические ветры). и создали большие пространства открытой воды (полыньи) — процесс, который до сих пор часто наблюдается на антарктическом континенте ».Эти условия, казалось бы, противоречат гипотезам, выдвинутым международными исследователями (Jakobsson et al., 2016), которые в 2016 г. постулировали, что ледники в Северной Америке и Евразии расширились за пределы континентального шельфа во время оледенения Заале в открытую воду, покрывая весь Северный Ледовитый океан с почти километровым слоем твердого льда. «Тем не менее, наши данные биомаркеров показывают приемлемые условия жизни для фитопланктона и морских ледяных водорослей, а именно открытые воды и сезонный ледяной покров — большая разница по сравнению со льдом толщиной в километр», — говорит Рудигер Штайн.
Тем не менее, геолог продолжает объяснять: «При этом, по-видимому, возможна хронологическая последовательность чрезвычайно протяженных толстых ледяных щитов (аналогично тому, что постулировали Якобссон и др.), За которыми следовало образование морского льда с полыньями, поскольку первоначальные результаты наших собственных исследований на юге хребта Ломоносова показали. Однако, чтобы окончательно подтвердить это, необходимы дальнейшие детальные исследования, особенно хорошо датированных кернов отложений ».