Многолетняя мерзлота тает по всему миру: результаты 25-летнего мониторинга

Многолетняя мерзлота неуклонно тает по всему миру. Об этом говорят данные, собранные за 25 лет полевых измерений в рамках Циркумполярной программы мониторинга деятельного слоя (CALM) — проекта, в котором активно участвуют российские ученые. Международная команда впервые подтвердила деградацию многолетней мерзлоты на глобальном уровне посредством единой методики, представив полученные результаты в журнале Nature Communications Earth & Environment. Подробнее о том, как меняется вечная мерзлота в горах и приполярных регионах и каким образом ее изучают, корреспонденту «Научной России» рассказал один из авторов статьи, заместитель декана и ведущий научный сотрудник кафедры криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат географических наук Алексей Алексеевич Маслаков. В работе также участвовали коллеги ученого — сотрудники географического факультета МГУ Валерий Иванович Гребенец и Лев Павлович Кузякин.

«Циркумполярная программа мониторинга деятельного слоя называется CALM (англ. Circumpolar Active Layer Monitoring). Она была организована еще в начале 1990-х гг. в США и объединяет многие страны, где распространена вечная мерзлота. В первую очередь, это северные государства, такие как США, Канада, Россия, Швеция, Норвегия, Дания. В числе ученых очень много коллективов из Швейцарии и Франции. Помимо этого, в проекте участвуют исследовательские группы из Монголии, Китая, Южной Америки (в частности, из Аргентины). И, конечно, среди участников немало коллективов из России, — поделился А.А. Маслаков. — Программа CALM объединяет эти научные группы с целью понять, как многолетняя мерзлота реагирует на наблюдаемые климатические изменения. Основа этих наблюдений — натурные измерения глубины оттаивания почвы. Они проводятся на специальных стационарных площадках по единой методике в одно и то же время года, что позволяет сопоставлять полученные результаты на глобальном уровне».

Наблюдения, по результатам которых была подготовлена статья, проводились в 2000–2024 гг. и охватывали 156 площадок в разных точках мира: не только в Арктике и Антарктике, но и в горных районах Евразии, Центральных Анд и Тибетского плато. В рамках этих исследований ученые измеряли мощность сезонноталого слоя (СТС) — проще говоря, насколько глубоко протаивает порода в теплый сезон.

Оказалось, что постепенная деградация вечной мерзлоты наблюдается на 66% площадок в Северном полушарии и 42% площадок в Южном полушарии. Наиболее интенсивное таяние при этом было зафиксировано в горах. Например, в Европейских Альпах толщина СТС увеличивалась в среднем на 10,3 см в год и на отдельных участках за годы измерений возросла вдвое! В Андах этот показатель повышался чуть менее заметно — от 2 до 6 см в год. В Антарктиде толщина СТС возрастала примерно на 2,5 см в год, а на низменностях Арктики — всего на 0,8 см в год для сплошной мерзлоты и на 2,3 см в год для прерывистой.

«Нам удалось определить темпы оттаивания вечной мерзлоты в зависимости от региона. В частности, для приморских равнин севера Евразии и Северной Америки прирост глубины оттаивания варьирует примерно от 0,2 см до 1,2 см в год. В то же время на горных территориях — например, в Альпах или на плато Тибет — скорость оттаивания гораздо выше и может достигать от 2– 3 см до 6 см в год», — отметил А.А. Маслаков.

Почему тает многолетняя мерзлота? Исследователи привели ключевые климатические драйверы для Арктики: на первом месте располагается увеличение летней теплообеспеченности (суммы положительных среднесуточных температур), на втором — возрастание общего количества осадков (+16 мм на каждые 10 мм осадков). А вот для горных территорий однозначное объяснение пока найти не удалось из-за пространственной неоднородности и ограниченного количества площадок.

«Процесс полевых измерений достаточно стандартный и четко прописан в протоколах программы. Как правило, они проводятся на специальной площадке, которая считается репрезентативной для данной территории, то есть находится в тех ландшафтах, которые наиболее характерны для конкретного региона, — пояснил А.А. Маслаков. — Площадка представляет собой квадрат площадью 100 м на 100 м либо 1 км на 1 км, в узлах которого с помощью специального мерзлотного щупа проводятся измерения глубины сезонного оттаивания. Это очень простой прибор, который представляет собой стальной стержень с ручками и используется для механического протыкания почвы. Пронзив грунт, щуп упирается в кровлю вечной мерзлоты, что позволяет вычислить глубину сезонного оттаивания с точностью до сантиметра. Площадные измерения дают возможность определить общее значение глубины оттаивания мерзлоты на площадке без учета микроландшафтных факторов.

В то же время для площадок, где сезонноталый слой представлен каменистыми участками — например, в горах или на сухих каменистых территориях в Антарктиде — измерения проводятся при помощи скважин. В них помещаются логгеры — специальные приборы, фиксирующие изменение температуры почвы и таким образом помогающие определить глубину летнего оттаивания.

Третий способ измерений — с помощью мерзлотомеров Данилина. Это советское изобретение, придуманное еще в 1950-е гг., выглядит как специальная трубка с водой, которая устанавливается в скважину. Вода в ней промерзает или оттаивает по мере промерзания или оттаивания окружающей почвы. Вытащив мерзлотомер из скважины, исследователь может по высоте заледеневшей или оттаявшей части воды судить о глубине, на которой в этом месте залегает фронт оттаивания почвы.

Повторюсь, что измерения очень важно проводить в одно и то же время года, поэтому все исследовательские команды делают это приблизительно в конце августа или в начале сентября».

Чем грозит деградация многолетней мерзлоты? Неприятных последствий немало: выделение парниковых газов, разрушение инфраструктуры, изменение экосистем в горах и полярных регионах. При этом наблюдения по программе CALM указали на недостатки существующих климатических моделей, используемых для прогнозов состояния окружающей среды. В частности, в них постоянно занижаются темпы таяния мерзлоты в горных регионах. Кроме того, эти модели не придают большого значения локальным особенностям грунта (толщине органогенного горизонта, льдистости, гранулометрическому составу), в то время как ученые обнаружили, что именно эти параметры определяли до 92% изменчивости сезонноталого слоя от площадки к площадке.

«Помимо региональных особенностей оттаивания вечной мерзлоты, мы выявили, что не все ландшафты одинаково реагируют на изменение климата, — подчеркнул А.А. Маслаков. — Например, на некоторых площадках глубина оттаивания мерзлоты не что не увеличивается, а, наоборот, сокращается. Это наводит на мысль о том, что ландшафтные факторы могут служить противовесом изменению климата, при потеплении вызывая обратную реакцию криосферы с сокращением глубины оттаивания».

Исследователи подчеркивают, что наблюдения в рамках программы CALM необходимо продолжать. Ученые также предлагают расширить полевые работы на малоизученных территориях, включая российскую Арктику, Западную Гренландию, Канадский Арктический архипелаг и горы Центральной Азии.

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ

Фото на превью и на стоп-кадре видео: личный архив Алексея Маслакова. 

Источники изображений на странице: личный архив Алексея Маслакова, Алексей Маслаков / предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ, статья в журнале Nature Communications Earth & Environment / предоставлено пресс-службой географического факультета МГУ.