Этот неизвестный океан. Как работают приливы, рождаются шторма и живут невидимые создания в морских глубинах - Александр Осадчиев

Морской лед вокруг Антарктиды не стоит путать с Антарктическим ледяным щитом, который покрывает континент Антарктиду. Антарктический ледяной щит имеет толщину в несколько километров и образуется из снега, который выпадает на поверхность ледника и спрессовывается до льда. На краю материка эти ледники сползают в море со скоростью от нескольких сотен метров до нескольких километров в год и образуют шельфовые ледники, состоящие из пресного льда. При этом лед, который образуется из морской воды, слабосоленый и толщиной не превышает нескольких метров.

Рис. 66.Морской лед летом и зимой в Северном и Южном полушариях

Кроме Северного Ледовитого и Южного океанов, морской лед образуется в некоторых морях Тихого и Атлантического океанов в Северном полушарии, где зимой достаточно холодно и есть опреснение верхнего слоя моря. Каждый год замерзают значительные части Берингова, Охотского и Японского морей в Тихом океане, залива Святого Лаврентия и Балтийского моря в Атлантическом океане. В отдельные годы лед может образовываться в приустьевых районах в Черном, Азовском и даже Желтом море, которые находятся достаточно далеко от Арктики, но все равно зимой там бывает очень холодно.

Вода прибывает

Современное повышение уровня Мирового океана – одно из наиболее известных проявлений климатических изменений и следствие глобального потепления. Одна из основных причин повышения уровня моря – это таяние ледников, в первую очередь Антарктического ледяного щита, приводящее к поступлению дополнительных объемов воды в Мировой океан. При этом таяние морских льдов, в частности сокращение льдов в Северном Ледовитом океане, никак не влияет на уровень моря. По закону Архимеда, объем погруженного в воду морского льда будет замещен после таяния льда таким же объемом воды: если в стакане воды плавает лед и этот лед растает, то уровень воды в стакане никак не изменится.

Второй важнейший фактор увеличения уровня Мирового океана, по своему вкладу примерно равный таянию материковых ледников, – это термическое расширение воды. В результате глобального потепления температура поверхностного слоя океана постепенно увеличивается. Это удалось достоверно установить благодаря запуску буев-измерителей «Арго», которые в последние десятилетия стали проводить массовые измерения в верхних двух километрах почти по всей площади Мирового океана. Так как жидкости при нагревании расширяются, то нагревание Мирового океана приводит к увеличению его уровня.

За последние 150 лет средний уровень океана повысился примерно на 25 см. Уровень океана меняется не везде одинаково, в каких-то акваториях он растет быстро, в других медленно, в некоторых местах он вообще снижается. Тем не менее среднее значение, которое очень точно измеряется в последние десятилетия благодаря спутниковой альтиметрии, устойчиво растет, причем аномально быстро (как и средняя температура воздуха). В последние десятилетия эта скорость составляет 3–5 миллиметров в год. Если этот темп сохранится, то к концу XXI века уровень моря повысится еще на несколько десятков сантиметров. Наиболее драматичные прогнозы, которые предполагают существенное ускорение этого процесса, говорят о росте уровня моря на 1–1,5 метра к 2100 году. Сможет ли человечество подготовиться к этому процессу? Скорее всего, сможет: повышение на один метр за 100 лет – это не так уж и много. Строительство берегозащитных сооружений – дорогое, но эффективное средство решения проблемы повышения уровня моря. Разумеется, богатые страны смогут лучше подготовиться и выделить средства под подобные проекты, чем бедные страны.

Рис. 67.Повышение теплосодержания верхних двух километров Мирового океана

Кроме обмена водой и теплом между атмосферой и океаном, для глобальных климатических процессов очень важен обмен газами. В первую очередь это относится к кислороду, необходимому для дыхания живых существ. Также важен обмен парниковыми газами между океаном и атмосферой – это важнейшая часть климатической системы Земли. Скорость растворения парниковых газов в океане определяется как концентрацией газов в атмосфере, так и температурой океана. Увеличение интенсивности растворения парниковых газов в океане может в какой-то степени скомпенсировать увеличение антропогенных выбросов парниковых газов. Сейчас океан поглощает четверть всей антропогенной эмиссии углекислого газа.

Рис. 68.Повышение среднего уровня Мирового океана

Кроме горизонтального переноса тепла на поверхности океана, морские течения также переносят тепло и по вертикали – с поверхности в глубины. В условиях происходящего глобального потепления, которое выражается в увеличении солнечной энергии, поглощаемой Землей (из-за парникового эффекта и сокращения площади льда в Арктике), происходит постепенное потепление и атмосферы, и поверхности океана. При этом почти неизвестно, как реагируют глубинные слои океана на глобальное потепление, так как активные измерения на больших глубинах начались сравнительно недавно и охватывают далеко не всю площадь Мирового океана. Впрочем, массовые измерения температуры воздуха начались тоже не так давно, примерно сто лет назад. Важно то, что косвенных источников информации о распределении температуры по глубине в океане в прошлом нет, в то время как для атмосферы такие косвенные источники есть, и они позволяют заглянуть на десятки миллионов лет назад. Один из потенциальных (и относительно реальных) механизмов, почему глобальное потепление может замедлиться или даже смениться похолоданием, как раз связано с вертикальным переносом тепла в океане. Если из-за нагревания поверхности океана циркуляция в нем перестроится таким образом, что тепла в толще воды станет захораниваться больше, чем сейчас, это станет механизмом поглощения тепла из атмосферы. Конечно, в этом случае толща вод Мирового океана станет нагреваться сильнее, но человечество все же в первую очередь зависит от процессов в атмосфере и в поверхностном слое океана.

Еще один возможный вариант развития событий – ослабление меридиональной циркуляции океана, то есть поступления холодных вод из Арктики и Антарктиды в более теплые широты и наоборот, из тропических широт в полярные. Это может привести к охлаждению вод в Северном Ледовитом и Южном океане и увеличению ледяного покрова, а вместе с ним и альбедо Земли. Но все эти сценарии все же остаются гипотетическими, ведь температура атмосферы и верхнего слоя океана продолжает неуклонно расти, а площадь ледяного покрова уменьшается.

Речные плюмы

В мире есть огромное количество рек: маленькие реки сливаются в более крупные реки и в конце концов впадают в океан. Чуть больше 80% площади суши относится к водосборному бассейну Мирового океана, то есть вода, которая течет по этим участкам суши, попадает в море. Значительно меньше площадь суши, по которой текут реки, впадающие в какие-то внутренние водоемы (например, в Каспийское море) и не попадающие в Мировой океан.

Итак, большая часть суши