Проблемы Антарктиды
Глобальное потепление
Глобальное потепление, вызванное «парниковым эффектом», – следствие роста концентрации углекислого газа, метана и других «парниковых газов» в атмосфере главным образом за счет сжигания топлива, гибели тропических лесов (углекислый газ), разложения органики на рисовых полях и выделения метана из навозных куч в районах разведения крупного рогатого скота. Все это примеры непредвиденных последствий человеческой деятельности. Если глобальное потепление будет продолжаться, оно сможет привести к таянию антарктического льда. В случае полного исчезновения ледникового покрова Антарктиды произойдет повышение уровня Мирового океана на 70 м.
Многие исследователи проблемы парникового эффекта полагают, что даже небольшое потепление климата может привести к увеличению количества атмосферных осадков в Антарктике. Это, в свою очередь, вызовет понижение уровня моря, но оно будет с лихвой компенсироваться за счет расширения объема океанских вод вследствие их разогревания. Предположительно темпы повышения уровня моря с 1990 по 2020–2040 оцениваются в 1 мм/год.
Уменьшение количества озона в стратосфере, приводящее к образованию т.н. «озоновой дыры», – еще один пример влияния человеческой деятельности на состояние атмосферы Земли. Хлорфторуглероды – газы, использующиеся в основном в холодильных установках и аэрозольных баллончиках, попадают в тропосферу, а в тропиках выносятся в стратосферу, в пределах которой воздушными течениями переносятся в полярные области, в частности в Антарктику. Там в результате химических реакций на высотах 16–32 км, но главным образом в нижней части «озонового слоя», где концентрация озона составляет 1–2 частицы на миллион, происходит разрушение озона.
Реакции, приводящие к уменьшению количества озона в стратосфере, протекают антарктической весной, когда тепло и свет возвращаются в верхние слои атмосферы после долгой холодной зимы. Реакции, происходящие на поверхности мельчайших кристаллов льда, примерно за 6 недель снижают концентрацию озона до 65%, после чего она не восстанавливается до первоначального уровня. Со временем антарктическая атмосфера с пониженным содержанием озона перемешивается с остальной атмосферой и общее содержание озона медленно сокращается. В 1993 концентрация озона в глобальном масштабе была на несколько процентов ниже, чем в 1973–1978. Основная причина озабоченности уменьшением количества озона заключается в том, что каждый процент сокращения концентрация озона увеличивает на 2% количество приходящей на Землю ультрафиолетовой радиации, вследствие чего происходит рост заболеваемости раком кожи и катарактой.
Истощение запасов озона (правда, в гораздо меньших масштабах) является также следствием влияния ряда естественных факторов, например распада кислот при вулканических извержениях. Подобные процессы наблюдались в 1991 при извержении вулкана Пинатубо на Филиппинах.
Хозяйственное значение Антарктики
Основные направления использования Антарктики в хозяйственных целях сосредоточены в сфере рыболовства и туризма. Строительство шахт для добычи угля полностью запрещено согласно Протоколу по охране окружающей среды Антарктики.
Основная экономическая деятельность в Антарктике состоит в использовании биоресурсов. До недавнего времени значительное место занимал китобойный промысел, но он заметно сократился в конце 1960-х годов. Более 20 лет, с 1930-х по 1950-е годы, китобойные суда добывали в Антарктике 1,5–2 млн. т китового мяса. Рекордно высокий показатель – 3 млн. т был достигнут непосредственно перед Второй мировой войной. С 1985 ежегодная добыча китов уменьшилась примерно до 330 малых полосатиков. Китобойный промысел регулируется Международной китобойной комиссией (МКК).
В тот же период в основном на субантарктических островах существовал промысел тюленей. Некоторые виды были почти полностью уничтожены. В настоящее время охота на тюленей не ведется, и численность отдельных видов достигла первоначального уровня или даже превысила его.
Рыболовство стало интенсивно развиваться в конце 1960-х годов, уловы быстро достигли 400 тыс. т в год, но вскоре рыбные ресурсы сократилась и улов упал примерно до 100 тыс. т в год. Рыбный промысел и промысел криля регулируются положениями Конвенции по охране морских биоресурсов Антарктики.
В начале 1990-х годов промысел криля был наиболее значимой хозяйственной отраслью в Антарктике. Недавно он стабилизировался на уровне ок. 300 тыс. т в год. Промысел криля в Антарктике является самым крупным в мире. Этим промыслом занимаются в основном русские, украинцы и японцы. Из криля изготавливают кормовую муку, пищевые пасты, витамины, его используют и в пищу.
Антарктику ежегодно посещают ок. 6 тыс. туристов. Большинство из них направляется на Антарктический п-ов, где существуют туристическая база и аэродром. В 1990-х годах туризм распространился до моря Росса и некоторых районов к югу от Австралии. Большинство туристов совершают антарктические круизы на кораблях.
Грозят ли нам наступления ледников в будущем?
Ответ зависит от того, какой отрезок времени мы называем «будущим». Если говорить о миллионах лет, то вряд ли лик Земли существенно изменится, а значит, будет существовать оледенелый южнополярный материк. Если же говорить о сотнях тысяч лет, то при существовании Антарктического ледяного щита должен неотвратимо работать механизм роста и распада ледниковых покровов в северном полушарии, объясняемый гипотезой Миланковича. Нам известно, что мы живем в конце межледниковья северного полушария, а так как такие межледниковья были короткими, около 10—15 тысяч лет, то в ближайшие 5 тысяч лет можно ожидать возврата ледников на материки северного полушария.
Известно также, что мы живем в период максимума потепления, но вот пройден ли его пик? Многие исследователи считают, что пик пройден, и, следовательно, в ближайшие столетия температура будет медленно падать. Однако этому противоречит факт непрерывного подъема уровня моря, который объясняется сокращением ледников. Кроме того, предыдущее межледниковье северного полушария было теплее, объем льда был меньше, а уровень моря, по крайней мере, на 6 метров выше современного.
Наконец, наши подсчеты баланса массы Антарктиды и отдельные сведения об изменении уровня ее поверхности заставляют полагать, что это гигантское ледяное тело сокращается. В то же время теоретические расчеты показывают, что наземно-морское (так как его основание лежит ниже уровня моря) оледенение Западной Антарктиды неустойчиво и при повышении уровня океана и температуры может быстро разрушиться примерно за 100 лет. Если это произойдет, то уровень океана повысится на 6 метров. Это может повлечь за собой катастрофические последствия для многих стран. По расчетам для начала разрушения Западной Антарктиды достаточно, чтобы температура там повысилась не менее чем на 5 градусов. Возможно ли это?
По данным станции Мак-Мердо, расположенной на шельфовом леднике Росса, температура в этом районе за 20 лет повысилась на 2 градуса. Сейчас делаются попытки найти в Западной Антарктиде следы прошлых распадов или признаки начала распада, чтобы подкрепить выводы теории.
Итак, вопрос о том, что нас ждет в ближайшие сотни лет, остается неясным: понижение или повышение температуры с последующим распадом оледенения Западной Антарктиды и подъемом уровня океана на 6 метров? Ученые проанализировали ход температуры в средних широтах за последние тысячелетия, использовав, в частности, сведения, полученные по ледяным кернам из глубоких скважин Гренландии и Антарктиды. Все кривые изменения температуры говорят о похолодании как наиболее вероятной альтернативе. Так значит, нас ждет понижение температуры? Но ответ не так прост. В игру природы сейчас вмешался человек. Сжигание человеком углеводородов достигло таких масштабов, что сохранение этой тенденции приведет к 2050 году к увеличению вдвое содержания углекислого газа в атмосфере, а это будет означать повышение температуры в средних широтах на 2—3 градуса. Поэтому в ближайшую сотню лет нас ожидает или сохранение нынешних климатических условий, или скорее некоторое повышение температуры. Вот почему изучение ледяного щита Антарктиды и оценка устойчивости его отдельных частей остаются актуальнейшей задачей гляциологии.
Итак, можно утверждать: в системе «Солнце — Земля — космос» существовал в прошлом по крайней мере миллиард лет, относительно стабильный энергетический баланс, позволявший воде оставаться жидкой в условиях, близких к точке замерзания. А на Земле были два основных состояния энергообмена между высокими и низкими широтами: периоды свободных от льда полюсов (например, время существования Пангеи) и периоды оледенелых полюсов (например, наше время). За последние 800 миллионов лет около половины времени существовали ледники, иными словами, оледенения не были краткими эпизодами в истории нашей планеты. Безледная система энергообмена обеспечивала температуру в средних широтах не менее 20 градусов Цельсия с небольшими колебаниями в пределах нескольких градусов на протяжении десятков и сотен миллионов лет.
«Ледяная» система обеспечивала температуру в средних широтах около 10 градусов С на таких же отрезках времени с колебаниями температуры до 10 градусов. Безледные периоды способствовали наивысшему биологическому процветанию и накоплению огромных количеств биомассы, а ледяные, не обеспечивая столь благоприятных условий, возможно, являлись ускорителями эволюции жизни на Земле, так как значительные колебания температуры за короткие в геологическом смысле промежутки времени требовали всесторонне подготовленных к таким условиям животных и растений.
Появление человека разумного также связано с эпохой оледенений. Весь ход развития жизни планеты приводит нас к выводу, что будущий климат Земли определяется теперь системой «суша — океан — атмосфера — Антарктида — человек».
Почему оледенение колеблется
Самое новое время, или плейстоценовый период (так называют последние 0,7—1 миллион лет), по колебаниям температуры совершенно отличается от предшествующей эпохи длительного равномерного снижения температуры. В это время в средних широтах Земли через промежутки времени примерно в сто тысяч лет температура понижалась по сравнению с современной на 10—12 градусов. При этом широко распространялись покровные оледенения на материках северного полушария и наступали края Антарктического ледяного щита. В чем же причина таких колебаний?
Огромные ледяные покровы сами влияли на понижение температуры. Попробуем оценить их вклад. Подсчеты максимальных размеров последнего оледенения, выполненные гляциологами, показали, что вызванное ими за счет изменения отражательной способности Земли понижение температуры было не менее 4—7 градусов. Падение уровня моря в результате изъятия из него воды на сооружение ледяных тел достигало 150 метров, а ледяные покровы заметно повысили поверхности материков. Все это также должно было понизить температуру не менее, чем на 2—3 градуса. Следовательно, недостает лишь двух градусов, для того чтобы температура упала на те 10 градусов, которые вызывают оледенение. А именно такое изменение температуры вызывают причины, высказанные в гипотезе Миланковича.
Еще одно подтверждение гипотезы Миланковича получено «со дна моря». Изотопные методы позволили по кернам донных отложений восстановить колебания температуры за последний миллион лет. Анализ этих кривых показал, что они имеют колебания с периодом 21 000, 43 000 и 100 000 лет. А ведь это и есть периоды изменения тех величин, которые Миланкович положил в основу своей гипотезы.
Но, как это ясно нам сейчас, эта гипотеза не объясняет причин возникновения оледенений. Эта гипотеза помогает объяснить колебания оледенений на нашей планете в последний миллион лет. При этом, несмотря на гигантский размах колебаний оледенений в северном полушарии, с периодом до 100 тысяч лет, Антарктическое оледенение непрерывно существует десятки миллионов лет. Такая устойчивость обусловлена околополюсным положением материка, естественной границей оледенения, которой служит море, и географической границей, созданной океаническим течением вокруг Антарктиды.
Это ледяное образование при существующем распределении суши и моря не позволяет подняться температуре в средних широтах выше критического предела 10—12 градусов. В то же время, когда в результате развития покровных ледников в северном полушарии температура на Земле падает в средних широтах почти до 0 градусов, Антарктический ледник прекращает свое наступление просто потому, что есть физический предел распространению этого ледяного щита — зона континентального склона, то есть переход от мелководья к большим глубинам, над которыми ледник не может существовать.
Трудно сказать, как далеко зашел бы процесс оледенения нашей планеты, будь шестой материк много больше по своим размерам. Таким образом, Антарктический ледник подобен терморегулятору, удерживающему среднюю температуру в средних широтах в диапазоне от 0 до 10 градусов Цельсия при нынешнем распределении суши и моря.