Глобальное потепление вызывает сокращение и истончение ледников во всем мире, что может иметь потенциально серьезные последствия для человеческого общества. Однако региональные различия в отступлении ледника и его связи с климатическими характеристиками не были убедительно продемонстрированы. В настоящем исследовании региональные изменения в глобальных ледниках, основанные на двух основных признаках-изменении площади и балансе масс, были исследованы на основе данных, собранных в результате опубликованных исследований по изменению ледников. Результаты показывают, что в период 1980-2015 годов темпы сокращения площади глобального ледника составляли 0,18% в год, а потери массы глобального ледника-0,25 м у.е. в год. Отступление ледников, расположенных в низких и средних широтах, характеризовалось резкой усадкой площади и потерей массы. Соответственно, в Арктике дегляциация характеризовалась истончением льда за счет небольшого сокращения площади, но относительно высокой скорости потери массы. Однако ледники в высоких южных широтах находились в относительно стабильном состоянии. Высокогорная Азия продемонстрировала самую низкую скорость сокращения площади и потери массы среди ледников, расположенных в низких и средних широтах, а также более медленную скорость потери массы по сравнению со среднемировым показателем. Ледники в тропических Андах демонстрировали самый быстрый темп сокращения площади ледников (-1,6% в год), в то время как антарктические и субантарктические ледники демонстрировали самый низкий темп (-0,11% в год). Что касается баланса масс, то наибольший негатив наблюдался в южных Андах (-0,81 млн у.Е. в год), за которыми следует Аляска (-0,74 млн у.е. в год). Лишь в Антарктике и Субантарктике наблюдался небольшой прирост массы (0,04 м у. Е. в год). Выявлены высокие уровни корреляции между темпами отступания ледников и среднегодовой температурой и годовыми суммарными осадками вместо их трендов. Изменчивость поверхностных климатических условий в ледниковой среде играет ключевую роль в формировании этих региональных различий в глобальном отступлении ледников.
1. Введение
Ледники являются ключевыми индикаторами изменения климата, поскольку они проявляют высокую чувствительность к колебаниям климата ( Paul et al., 2015). Согласно последней инвентаризации ледников Рэндольфа (RGI 6.0) ( RGI Consortium, 2017 ), ледники, включая горные ледники и ледяные шапки (за исключением антарктических и гренландских ледяных щитов), покрывают площадь более 700 000 км2 во всем мире, или приблизительно 0,5% поверхности Земли. Будучи одним из важнейших компонентов Земной системы, ледники относятся к числу наиболее динамичных элементов твердой земли ( Kargel et al., 2014). Что касается глобального потепления, то внимание ученых было сосредоточено на том, как изменяются ледники и какое воздействие оказывают эти изменения. Предыдущие исследования показали, что глобальное потепление приводит к сокращению и истончению ледников во всем мире ( Qin and Ding , 2010, IPCC, 2019 ). Ускоренное таяние ледников приводит к серьезным последствиям для нижележащих систем (Milner et al., 2017, Wang et al., 2019 ), способствует повышению уровня моря ( Gardner et al., 2013), а также регулирует глобальные и региональные водные ресурсы ( Huss and Hock, 2018).
Изменения площади и массовый баланс ледников отражают преобладающие климатические условия, окружающие ледник ( Marzeion et al., 2018, Paul et al., 2015, Qin and Ding, 2010, Roe et al., 2016). Сокращение площади ледников и потеря массы были задокументированы для отдельных ледников, а также для глобальных масштабов с использованием наблюдений на местах, геодезических методов, спутниковых данных и моделирования моделей (например, Marzeion et al., 2012, Shangguan et al., 2015, IPCC, 2019, Zemp et al., 2015). На самом деле, отступление ледника определяется энергетическим балансом на границе раздела ледник–атмосфера, контролируемым окружающими климатическими условиями и характеристиками самого ледника ( Hock, 2005 ). Однако в динамике глобального приземного климата существует значительная неоднородность (Ying et al., 2015). Bahr et al. (2009) показано, что отступающий профиль ледников является прямым следствием климата, который может изменяться на региональном и местном уровнях в результате действия орографических и других метеорологических факторов. Различия в ориентации ледников, их размерах и топографии также приводят к вариабельности чувствительности ледников и их реакции на изменение климата ( Bach et al., 2018, Qin et al., 2018). Систематические региональные различия в состоянии ледников еще больше осложняют понимание реакции ледников на местный и региональный климат. Например, Kääb et al. (2012) изучены данные дистанционного зондирования для выявления контрастных закономерностей баланса масс в Гималайских ледниках. Крупномасштабное исследование Yao et al. (2012) указали, что эволюция ледников на Тибетском плато и его окрестностях систематически отличалась по регионам. Однако до настоящего времени исследования региональных особенностей глобального отступления ледников были сосредоточены главным образом на балансе масс (например, Gardner et al., 2013, Kaser et al., 2006, Marzeion et al., 2015 ), с небольшим количеством исследований, изучающих региональные различия в усушке площади ледника ( Mu et al., 2018). Кроме того, отсутствуют обобщенные исследования по глобальному отступлению ледников, которые сочетают в себе усадку площади и потерю массы. В специальном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) об океане и криосфере в условиях изменяющегося климата (СРОКК) были рассмотрены имеющиеся оценки баланса массы горных ледников, но не были представлены оценки изменения ледниковых районов во всем мире ( МГЭИК , 2019 год, Kang et al., 2020). Для углубления нашего понимания региональных различий в реакции ледников на изменение климата настоятельно необходимы исследования с использованием обобщающего подхода, который сочетает оценки изменения площади и баланса масс для изучения глобального отступления ледников.
В 2000 году Всемирная программа климатических исследований приступила к осуществлению своего основного проекта под названием “климат и криосфера” с ключевой целью повышения количественных оценок изменений ледников, вызванных повышением температуры ( Qin et al., 2018). Чтобы понять уязвимость ледников и потенциальные последствия отступления ледников, крайне важно исследовать воздействие на региональном и местном уровнях в связи с существенной связью между изменением ледников и человеческим обществом ( Qin et al., 2018, Xiao et al., 2015). Таким образом, основная цель настоящего исследования заключается в обеспечении всестороннего анализа глобальных характеристик отступания ледников в региональном масштабе. Эта цель достигается путем обобщения существующих исследований по региональным значениям усушки площади ледников и баланса масс за период с 1980 по 2015 год. Определены соответствующие временные и пространственные различия за исследуемый период для каждого региона и мира, а также проанализированы взаимосвязи между отступлением ледников и климатическими факторами (температурой и осадками). Это исследование направлено на углубление понимания продолжающегося отступления ледников и оказание помощи в поиске разумных путей адаптации к изменению климата. Кроме того, одним из основных вопросов в ранних оценках уровня моря и гидрологических воздействий является незнание влияния изменений площади ледников на региональные оценки массовых изменений ( Kaser et al., 2010, Притчард, 2019, Zemp et al., 2019). Результаты оценки темпов изменения площади для всех 19 ледниковых регионов RGI способствуют улучшению оценок массовых изменений ледников во всем мире.