Ледники - это архивы научных данных о климате Земли
Ледники представляют собой архивы данных о состоянии атмосферы Земли на протяжении последних сотен и даже тысяч лет. Изучение так называемых ледяных кернов – это единственная возможность узнать то, каким был климат в прошлом, чтобы попытаться предсказать его изменения в ближайшем будущем. Лед хранит (архивирует) частицы пыли, пепла, радиоактивные вещества и пузырьки воздуха из которых можно сделать вывод о концентрации парниковых газов в прошлом.
Например, нашумевший Европейский проект по бурению Антарктического льда (EPICA) продемонстрировал убедительные доказательства того, что климат Земли за последние 800 тыс. лет претерпел ряд циклов похолодания и потепления. Однако протяженность каждого цикла составила порядка 100 тыс. лет, что не очень удобно для краткосрочного прогнозирования. Благодаря проекту EPICA мы знаем, что живем в период потепления климата, который должен смениться глобальным похолоданием. Но когда это произойдет: завтра или через 10 тыс. лет? Очевидно, нужны более точные прогнозы.
Горные ледники тают и архив данных под угрозой
Изменения климата на протяжении последних сотен и тысяч лет можно проследить с высокой точностью (в отдельных случаях вплоть до сезонов одного года) анализируя ледяные керны высокогорных ледников умеренных и тропических широт. Но современное потепление климата угрожает уничтожить этот уникальный архив научных данных. Горные ледники тают с беспрецедентной скоростью. Даже если ледник не растает полностью, талая вода верхних слоев перемешивается с более глубокими (старыми) слоями, что приводит к непригодности такого льда для анализа климата прошлого.
Кроме того, точный анализ образцов льда это сложный технический процесс. В будущем могут появиться новые технологии изучения льда, а образцов для изучения может к тому моменту попросту не остаться.
Проект «Память льда» (Ice Memory)
Исходя из этих соображений международная команда отдельных ученых и исследовательских институтов из России, Северной Америки, Китая, Японии, Бразилии, Австрии, Швеции, Швейцарии, Италии и Франции совместно образовали инициативу «Память льда» (Ice Memory). Идея заключается в том, чтобы собрать образцы ледяных кернов из всех горных ледяных щитов, которым угрожает скорое таяние, и отправить их на долгосрочное хранение в надежное ледяное хранилище в Антарктиде.
Место под хранилище выбрали вблизи Европейской международной (франко-итальянской) антарктической станции Конкордия, где отбирались образцы льда для проекта EPICA.
Конкордия расположена на высоте 3233 м на высоком Антарктическом плато. Средняя температура там составляет -54°C, а зимой опускается до -84°C. Французские и итальянские полярные логистические агентства подготовили проект Хранилища «памяти льда», сочетающего природный материал снега с усиленной инфраструктурой.
Здесь, на глубине всего 10 метров температура в течение всего года держится около отметки -54°C, так что дополнительное охлаждение не требуется. Ледяной щит Антарктиды более стабилен, чем высокогорные материковые ледники, и не растает в ближайшие столетия.
Удаленность хранилища, сложность местных условий, а также международный статус Антарктиды, как земли с равным доступом всех стран, гарантирует сохранность образцов ледяных кернов от чрезмерного расходования этого уникального ресурса. Такой подход обеспечит гарантированное долгосрочное сохранение образцов с использованием 100% «естественного» хранения без потребления энергии (в отличие от семенного хранилища на Шпицбергене, которому для стабильной работы требуется собственная электростанция).
Бурение и получение образцов ледяных кернов
Лед в ледяных толщах формируется за счет спрессовывания последовательных слоев снега, так что нижележащие слои оказываются старше вышележащих. Специалисты-гляциологи с помощью бура получают вертикальный разрез толщи льда, который называется «керн» или сердцевина.
Бур представлен стальной трубой длиной около 1,5 м и толщиной 10-15 см снабженной режущими лезвиями. По мере погружения полость трубы заполняется льдом. Получается ледяной цилиндр (керн) длиной около 1,0 метра и диаметром 10 см. Каждый керн помещается в защитный контейнер, который пронумерован и описан (место, дата извлечения, глубина взятия образца), а также помечают верхний и нижний конец. Батарея таких кернов хранится в специально вырытых во льдах ямах, а после завершения работ транспортируется в рефрижераторных контейнерах.
Условия работы гляциологов крайне суровы. Отбирать образцы приходится на больших высотах, в условиях разреженной атмосферы, холода и плохой погоды. Поэтому до сих пор не удалось отобрать образцы знаменитых ледников плато Килиманджаро (единственные ледники во всей Африке, пригодные для палеоклиматических и экологических исследований на основе технологии ледяных кернов).
В рамках проекта «Память льда» уже удалось завершить 5 миссий
- 2016 – Col du Dôme / Франция. Первая компания по проекту. Из ледника Коль-дю-Дом у подножия г. Монблан (Альпы) на высоте 4300 м были извлечены три ледяных керна длиной 128 м каждый. Все образцы ледяного керна были перевезены в г. Гренобль для временного хранения. Эталонный керн будет проанализирован в ближайшее время, а два оставшихся будут отправлены в Антарктиду.
- 2017 – Иллимани / Боливия. Ледник Иллимани достигает максимальной высоты более 6400 м и располагается на границе между влажным бассейном Амазонки и засушливым Боливийским плато. Благодаря глубине 140 м и относительной стабильности, этот ледник хранит историю климата за последниео 18 000 лет. Были собраны два ледяных керна длиной 134 м и 137 м. Третий образец не удалось получить из-за нехватки времени и необходимости обеспечения безопасности команды гляциологов. Ледяные керны были доставлены кораблем из Чили и прибыли в г. Гренобль в августе 2017 года для временного хранения в Институте экологических наук о земле (IGE). Эталонный керн будет проанализирован в ближайшее время, а оставшийся предназначен для отправки в Антарктиду.
- Май 2018 – Белуха / Россия. Ледник Белуха расположен в котловине между двумя вершинами горы Белуха, самой высокой из Алтайских гор (высота до 4506 м). Этот регион представляет особый интерес для исследований палеоклимата в связи с резко континентальным характером его климата и положением на границе между сибирскими лесами и засушливыми регионами Центральной Азии. Были извлечены два ледяных керна: один глубиной 160 м до коренных пород и один глубиной 106 м. Бурение пришлось прекратить из-за расселины в леднике. Первый керн будет изучен, а второй отправиться в Антарктиду.
- Июнь 2018 – Эльбрус (Кавказ) / Россия. Эльбрус – крупнейший в Европе покрытый льдом вулканический массив (5642 м), расположенный в горах Кавказа на юге России. Были извлечены два ледяных керна: один размером 150 м, а другой 120 м. Чрезвычайно сложные погодные условия не позволили извлечь полный ледяной керн до коренных пород (250 м). Первоначальный анализ планируется провести в Институте географии Российской академии наук (г. Москва).
- Июнь 2021 – горный массив Монте-Роза / Швейцария-Италия. Ледник «Колле Гнифетти» образует верхнюю зону накопления Гренцглетчера, главного притока Горнерглетчера, второй по величине ледниковой системы в Альпах. Ледник площадью около 40 квадратных километров простирается от 2190 метров до 4600 метров над уровнем моря. После пятидневной работы на высоте 4500 метров ученые извлекли три неглубоких ледяных керна (15-22 м) и два глубоких ледяных керна, доходящих до коренных пород на глубине 82 м. Эти ледяные керны содержат информацию о климате и окружающей среде за последние 10 тысяч лет.
Источник: сайт программы «Память льда» www.ice-memory.org/