Существует множество последствий изменения климата. Пожалуй, наиболее широко известным является глобальное потепление, которое вызвано накоплением тепла в различных частях земной системы, таких как атмосфера, океан, криосфера и суша. 89 процентов этого избыточного тепла накапливается в океанах, а остальное - во льду и ледничках, атмосфере и массивах суши (включая внутренние водоемы). Международная исследовательская группа, возглавляемая Центром экологических исследований имени Гельмгольца (UFZ), в настоящее время изучила количество тепла, запасаемого на суше, показав распределение тепла на суше между континентальной поверхностью, вечномерзлыми почвами и внутренними водоемами. Расчеты, опубликованные в Динамика земной системы, показывают, что с 1960-х годов там накапливалось более чем в 20 раз больше тепла, причем наибольшее увеличение происходило в земле.
Увеличение содержания антропогенных парниковых газов в атмосфере препятствует выбросу тепла в космос. В результате земля постоянно поглощает больше тепла через солнечную радиацию, чем может отдать обратно через тепловое излучение. Предыдущие исследования показали, где накапливается эта дополнительная энергия: в первую очередь в океанах (89 процентов), но также в массивах суши континентов (5-6 процентов), во льду и ледничках (4 процента) и в атмосфере (1-2 процента). Однако эти знания неполны: например, ранее было неясно, как именно это дополнительное тепло распределялось по континентальным массивам суши.
Исследовательская группа, возглавляемая UFZ и при участии ученых из Института Альфреда Вегенера (Центр полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI)), Брюссельского университета Врийе и других исследовательских центров, смогла более точно определить количество тепла, накопленного континентальными массивами суши в период с 1960 по 2015 год. 2020 год. Результат: континентальные массивы суши поглотили в общей сложности 23,8 х 1021 Джоулей тепла в период с 1960 по 2020 год. Для сравнения: это примерно в 1800 раз превышает потребление электроэнергии в Германии за тот же период. Большая часть этого тепла, примерно 90 процентов, накапливается на глубине до 300 метров в земле. 9 процентов энергии используется для оттаивания вечной мерзлоты в Арктике, а 0,7 процента накапливается во внутренних водоемах, таких как озера и водохранилища. "Хотя внутренние водоемы и вечная мерзлота накапливают меньше тепла, чем земля, за ними необходимо постоянно следить, поскольку дополнительная энергия в этих подсистемах вызывает значительные изменения в экосистемах", - говорит исследователь UFZ и ведущий автор исследования Франсиско Хосе Куэста-Валеро.
Ученые также продемонстрировали, что количество тепла, запасаемого в земле, в вечной мерзлоте и в озерах, непрерывно увеличивается с 1960-х годов. Например, при сравнении двух десятилетий с 1960-1970 гг. и с 2010-2020 гг. это количество увеличилось почти в 20 раз - с 1,007 до 18,83 х 1021 Джоули в грунте, от 0,058 до 2,0 х 1021 Джоулей в районах вечной мерзлоты и от -0,02 до 0,17 х 1021 Джоули во внутренних водоемах. Исследователи использовали более 1000 температурных профилей по всему миру, чтобы рассчитать количество тепла, запасаемого на глубинах до 300 метров. Они использовали модели для оценки накопления тепла в вечной мерзлоте и внутренних водоемах. Например, они объединили глобальные модели озер, гидрологические модели и модели земной системы для моделирования вод. Они оценили накопление тепла в вечной мерзлоте с помощью модели вечной мерзлоты, которая учитывает различные вероятные распределения грунтового льда в Арктике. "Использование моделей позволило нам компенсировать недостаток наблюдений на многих озерах и в Арктике и лучше оценить неопределенности, связанные с ограниченным числом наблюдений", - объясняет Франсиско Хосе Куэста-Валеро.
Количественная оценка этой тепловой энергии важна, поскольку ее увеличение связано с процессами, которые могут изменять экосистемы и, следовательно, иметь последствия для общества. Это относится, например, к постоянно мерзлому грунту в Арктике. "Хотя количество тепла, запасаемого в вечной мерзлоте, может составлять всего девять процентов от континентальных запасов тепла, увеличение за последние годы еще больше способствует выбросу парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, из-за таяния вечной мерзлоты", - говорит Франсиско Хосе Куэста-Валеро. Если тепловая энергия, запасенная в земле, увеличивается, поверхность земли нагревается, что, например, ставит под угрозу стабильность скопления углерода в земле. В сельскохозяйственных районах связанное с этим потепление поверхности может представлять угрозу для урожая и, следовательно, продовольственной безопасности населения. Во внутренних водоемах изменение теплового режима может повлиять на динамику экосистем: ухудшается качество воды, нарушается круговорот углерода; усиливается цветение водорослей, что, в свою очередь, влияет на концентрацию кислорода и первичную продуктивность, тем самым влияя на производство рыбы.
Поэтому соавтор профессор д-р Цзянь Пэн, руководитель отдела дистанционного зондирования UFZ, резюмирует: "Важно более точно количественно определять и отслеживать, сколько дополнительного тепла поглощается континентальными массивами суши. Это ключевой показатель для понимания того, как изменения в естественных процессах, возникающие в результате накопления тепла, повлияют на людей и природу в будущем".
Комментарии