“Sin excepción, todos los modelos climáticos modernos dan un calentamiento del clima en Rusia en el siglo XXI, superando significativamente el calentamiento global promedio. El mayor aumento de la temperatura superficial se espera en invierno, y aumenta hacia el norte, alcanzando valores máximos en el Ártico ".
Informe sobre los riesgos climáticos en el territorio de la Federación de Rusia por el Centro Climático de Roshydromet, 2017.
A menudo se dice que el calentamiento global es generalmente favorable para nuestro país, casi dos tercios del cual está ocupado por la zona de permafrost, en el lenguaje común: permafrost. Es cierto que ahora rara vez escuchas "eterno", más a menudo - "permafrost".
Pero tanto el permafrost "eterno" como el "perenne" (permafrost, MMG) son muy difíciles de desarrollar. En verano, su parte superior se descongela, se forma una capa sin hielo, una capa activa. Es difícil construir en una zona así. El hielo es siempre un volumen mayor en comparación con las rocas descongeladas. Congelándose de nuevo, empujará el edificio erigido sobre él. El derretimiento del permafrost también deforma los pozos de petróleo. Otro ejemplo: en Norilsk durante los últimos diez años, el número de edificios que han sufrido daños ha resultado ser mayor que en los últimos 50 años.
Incluso un simple viaje de un vehículo todo terreno en la tundra virgen puede provocar una violación del régimen de temperatura, una mayor formación de caídas de termokarst, lagos, inundaciones y deformaciones de las tuberías tendidas a través del territorio. Fue el deshielo del suelo debajo de la vía lo que provocó la destrucción de tramos del ferrocarril Salekhard - Igarka, que se estaba construyendo en los años 50 del siglo XX. En los mismos años, se inauguró el primer departamento de geocriología del mundo (permafrost) en la Universidad Estatal de Moscú: se reconoció que el estudio de las propiedades de la criolitozona era especialmente importante para nuestro país.
Hoy, al presentar el Informe sobre riesgos climáticos en la Federación de Rusia a principios de febrero, el director de Roshydromet Maxim Yakovenko señaló: 2017 fue uno de los más cálidos del planeta y el calentamiento fue más notable en la zona ártica. Si el aumento de temperatura promedio en todo el mundo fue de un grado, en las regiones del norte, de tres grados. Este aumento es una tendencia indudable de nuestro tiempo, y para rastrearlo, se decidió restaurar estaciones meteorológicas previamente cerradas en el Ártico. Los planes iniciales son rehabilitar cuarenta estaciones, lo que requerirá una renovación correspondiente y la infraestructura que las proporcionó.
También vale la pena señalar que el pasado 2017 es el primer año récord sin la ayuda de El Niño (el desplazamiento de las calientes aguas superficiales del Océano Pacífico hacia el este), y El Niño siempre ha influido en el clima.
Director del Observatorio Geofísico Principal que lleva el nombre de AI. Voeikova Vladimir Kattsov cree que el Ártico se está moviendo gradualmente hacia (ya a mediados del siglo XXI), y esto está sucediendo a una tasa del 13,3% por década. También puede ver cuán bruscamente saltó la concentración de CO2. En 2015, se superó por primera vez el mínimo psicológico de 400 ppm, un 40% más que en la era preindustrial.
El peligro de los riesgos climáticos ocupa hoy el segundo lugar después de las armas de destrucción masiva. El punto no es solo el aumento en el nivel del océano mundial (en más de 2,5 mm por año), que amenaza con inundar no solo los lejanos Países Bajos, sino también algunas de nuestras regiones productoras de petróleo (Yamal). La criolitozona contiene una gran cantidad de metano. Si, en relación con el calentamiento global, el metano comienza a liberarse a la atmósfera, entonces este gas será mucho más efectivo que el dióxido de carbono para crear una "capa" sobre la superficie de la tierra, contribuyendo a un mayor calentamiento.
El efecto "manta" ya se puede observar en Moscú, donde todavía hace más calor que en regiones comparables, ya que hay una cúpula de gases, polvo, etc. sobre él. Pero el metano es decenas de veces más denso que el CO2, tiene un efecto invernadero entre 25 y 30 veces más fuerte y no sale de la atmósfera por mucho más tiempo.
El año pasado, sobre la base de la nueva perforación de cuatro pozos realizada por el Instituto Permafrost de la Academia de Ciencias de Rusia en 1982-1983, se encontró que la tasa de degradación del permafrost submarino en los últimos treinta años alcanza los 18 cm por año (valor medio de 14 cm por año). Y si antes se creía que la mayor parte del permafrost de la plataforma de los mares del Ártico oriental es continua, y las emisiones de metano son imposibles aquí en el futuro previsible, luego de las observaciones de 2011-2016 ya no existe tal confianza. . Los icebergs también son peligrosos a este respecto, ya que aran el permafrost en aguas poco profundas, formando surcos de 4-6 metros de profundidad, de donde rezuma el metano.
Del Informe de Riesgo Climático: “La degradación del permafrost en la costa del mar de Kara puede conducir a un aumento significativo de la erosión costera, como resultado de lo cual la costa está retrocediendo actualmente de 2 a 4 metros al año. El debilitamiento de MMG en Novaya Zemlya en las áreas de instalaciones de almacenamiento de desechos radiactivos es especialmente peligroso ”.
Vale la pena mencionar los riesgos para los pueblos indígenas del Norte: debido a los deshielos más frecuentes, se forma una capa de hielo en el suelo, los renos no pueden obtener líquenes debajo de la corteza de hielo, y el derretimiento más temprano y la formación posterior de los ríos. El hielo conduce a una violación de las rutas tradicionales, lo que afecta directamente la estructura económica de los pueblos indígenas del Norte.
Hay algunas ventajas. El deshielo conduce a la simplificación de la navegación a lo largo de la Ruta del Mar del Norte, lo que aumenta la accesibilidad del Ártico ruso. Así, en enero, por primera vez sin el apoyo de un rompehielos en esta época del año, el petrolero Eduard Toll llegó a Sabetta procedente de Corea. Por otro lado, el uso de carreteras invernales disminuirá, y el alcance de algunos puntos remotos puede ser un problema en el contexto de la pequeña aviación subdesarrollada del norte.
El hidrato de metano, el llamado "gas de hielo", es otra fuente de hidrocarburos: de un metro cúbico de hidrato de metano se pueden obtener 164 metros cúbicos de gas natural. Rusia tiene grandes depósitos de este potencial recurso natural. Sin embargo, cuando el permafrost se está descongelando, es más un peligro que un beneficio para la economía.
Del Informe de Riesgos Climáticos: “En el contexto del desarrollo económico basado en recursos en las regiones árticas de Rusia, la cuestión de la sostenibilidad de la infraestructura del complejo de combustible y energía, que incluye una extensa red de gasoductos, es especialmente importante. Investigaciones realizadas en los Estados Unidos han demostrado que mantener el desempeño normativo de la infraestructura existente en Alaska en el período hasta 2030 requerirá de 3.600 a 6.100 millones de dólares y alrededor de 7.600 millones en el período hasta 2080. Aunque no existen proyecciones similares para Rusia , se puede suponer que, dado el número significativamente mayor de instalaciones de infraestructura en la zona de permafrost, los costos de su mantenimiento serán mayores. Ya se gastan alrededor de 55 mil millones de rublos anualmente en el mantenimiento de tuberías en áreas donde los suelos de permafrost se extienden en Rusia ”.
Existe una hipótesis algo tranquilizadora sobre la periodicidad de las fluctuaciones en el sistema climático, según la cual se puede esperar un nuevo enfriamiento y un aumento de la capa de hielo del Océano Ártico en la década de 2020-2040. Sin embargo, según la conclusión de Roshydromet, aunque sí existe la recurrencia de tales fenómenos, los datos disponibles no permiten predecir sus intervalos.
Preparado por Tatiana Shabaeva
Lagos en el área de los campos de condensado de gas de Bovanenkovskoye y Kruzenshternskoye en fotografías del satélite Landsat-8 (izquierda - espectro visible, derecha - IR, síntesis). Foto: Profesor Vasily Bogoyavlensky
Fotografías de satélite han revelado más de 200 lagos de color azul brillante en la península de Yamal y la península de Gydan, formados en áreas de permafrost descongelado ("permafrost"). Como jacuzzis gigantes, estos lagos de colores extraños están burbujeando gas metano, escribe el periódico. Los tiempos de Siberia, citando una investigación reciente del profesor Vasily Bogoyavlensky de la Academia de Ciencias de Rusia.
Los lagos se formaron como resultado del termokarst, el hundimiento de la superficie de la tierra debido al deshielo de las rocas heladas. Cuando el "permafrost" se descongela, se forman huecos que se llenan de agua derretida. Al mismo tiempo, el gas natural comienza a emerger del suelo.
Los científicos señalan que los lagos de Yamal son muy diferentes de los lagos de termokarst oscuros normales. Estos lagos son de color azul brillante y contienen burbujas de gas que ingresan al agua antes de ser liberadas a la atmósfera.
Más de 200 lagos azules en el extremo norte se encuentran muy cerca de los grandes campos de condensado de gas de Bovanenkovskoye y Kruzenshternskoye. Según el profesor, estos lagos tienen una serie de rasgos característicos por los que se pueden distinguir de otros lagos. Estos son el color azul anormal del agua, la presencia de un cráter en el fondo y las emisiones de gas del agua, rastros de gas en la capa de hielo estacional, erosión costera activa e hinchazón del permafrost en el borde del agua.
El profesor Bogoyavlensky sugiere que la formación de lagos también está asociada con la actividad sísmica. Por ejemplo, sobre uno de los depósitos en Yamal, se formaron a lo largo de dos líneas, formando una cruz gigante.
Es revelador que se formen nuevos saltos y lagos incluso a temperaturas de alrededor de 0 ° C.
La ilustración muestra imágenes de satélite de uno de estos lagos a partir de fotografías de los satélites Landsat-8 y Sentinel-2.
La foto de la derecha muestra que se ha formado un cráter gigante en el suelo cerca de uno de los lagos. Quizás por la "explosión" de una burbuja con gas, aunque los científicos no pueden decir con certeza qué había dentro de la burbuja antes de estallar: agua, hielo u otra cosa. Esta es una pregunta clave, después de la respuesta a la que será posible hacer algunas predicciones sobre la aparición de nuevos cráteres de este tipo.
Ya se conocen al menos 10 de estos cráteres en la región. Así es como se ve el cráter cuando se ve desde un helicóptero.
Foto: servicio de prensa del gobernador del Okrug autónomo de Yamalo-Nenets
Vasily Bogoyavlensky y sus colegas estudiaron activamente la apariencia de estos lagos en fotografías satelitales de 2015-2016.
El deshielo del "permafrost" se está produciendo no solo en la península de Yamal y la península de Gydan, sino también en Siberia. Por ejemplo, en Yakutia, el cráter gigante de Batagai se está expandiendo gradualmente, lo que se denomina "puerta de entrada al infierno" o "fracaso al pasado".
Una cuenca de termokarst de unos 100 metros de profundidad en la región de Verkhoyansk del territorio de Yakutsk expone antiguos estratos geológicos de diferentes épocas. La hendidura alcanza un kilómetro de largo y hasta 800 metros de ancho. Se formó en la década de 1960 después de que se cortara una sección de taiga a 8 km al suroeste de la aldea de Batagay. Desde entonces, a medida que aumentan las temperaturas, el permafrost continúa derritiéndose y la grieta ha ido creciendo unos 15 metros por año.
Foto: NEFU lleva el nombre de M.K. Ammosov
El cráter Batagay es muy interesante para los paleontólogos. Por ejemplo, en 2009, se encontraron aquí un esqueleto de potro bien conservado de 4.400 años y los restos de un ternero de bisonte. Otros hallazgos incluyen huesos de mamuts y ciervos.
El calentamiento global y el aumento constante de las temperaturas medias mundiales permiten predecir que el deshielo del permafrost continuará en el futuro. Probablemente, tales brechas gigantescas en el futuro puedan formarse en otros lugares de la taiga.
El deshielo del permafrost en Yamal y la península de Gydan es peligroso porque las reservas de metano, uno de los gases de efecto invernadero, se liberan a la atmósfera. En términos de su capacidad para retener la transferencia de calor, el metano es 30 veces más eficiente que el CO 2.
Esto impedirá aún más la transferencia de calor de la atmósfera y aumentará el efecto invernadero, por lo que la superficie del planeta comenzará a calentarse más rápido, por lo que el proceso de invernadero se acelerará. Los científicos ya han intentado evaluar el efecto de la liberación de hidrocarburos a la atmósfera debido al derretimiento del permafrost. Según un estudio, para 2100, hasta 205 mil millones de toneladas de hidrocarburos entrarán a la atmósfera si el proceso de descongelación del permafrost se acelera con el aumento de las temperaturas globales, como está sucediendo ahora.
Estudios anteriores han sugerido que el deshielo del permafrost comenzará si las temperaturas globales aumentan otros 1,5 ° C. Pero la formación de burbujas de metano en el suelo y lagos de color azul brillante en Yamal puede ser una señal de que el proceso ya ha comenzado.
En Siberia, los científicos ya han descubierto más de 7.000 burbujas de metano en el suelo, como se muestra en el video. Estas burbujas pueden liberarse y dar lugar a la formación de un cráter.
Descongelar el permafrost no augura nada bueno para la humanidad. Podemos recordar la extinción masiva del Pérmico, uno de los mayores desastres en la biosfera en la historia de la Tierra, que llevó a la extinción del 96% de todas las especies marinas y del 73% de las especies de vertebrados terrestres. Según una de las versiones, la extinción masiva del Pérmico surgió debido a la falta de oxígeno en los océanos, lo que provocó una cadena de eventos. Quizás comenzó con una liberación masiva de metano o azufre de la corteza terrestre a la atmósfera.
El vehículo todoterreno trajo comida, cartas y periodistas. Ya es de noche en la calle, aunque en un día polar el concepto de "tarde" es condicional.
La tarde en estas latitudes se prolonga durante muchas horas. Once amigos se alinearon en fila en un montículo, equidistantes entre sí.
El criador de renos Yasha Yaptik vive en una tienda de campaña con su esposa Valya, cuatro hijos y un nieto, el hijo de su hija mayor. La hija vaga con su esposo en otra área de Yamal, mucho al norte, y envió a su hijo con sus abuelos durante el verano.
Pero el nieto no es el habitante más joven de la plaga. Los propietarios también tienen un hijo más joven: el Pasha de mejillas gordas solo tiene siete meses.
El niño yace en una cuna de madera, que ya tiene medio siglo. Érase una vez, el propio dueño de la plaga yacía allí: entre los nómadas, las cosas duran décadas y se transmiten de generación en generación.
Sentados sobre pieles de reno, los anfitriones beben té con sus invitados en una mesa baja. Afuera, los niños gritan: los niños juegan al fútbol, conducen una pelota pesada y sin forma a través de la tundra. Son las 2:00 am, pero nadie los conduce en los amigos, porque todavía hay luz afuera.
Más cerca de la noche, los ciervos regresan al campamento. Yamal, una península en el norte de Siberia occidental.
Desde la desembocadura de la bahía de Ob, se extendía hacia el norte durante casi 700 kilómetros. Aquí vive la mayor manada de renos del mundo: aproximadamente 650 000 animales.
Y aquí sobre 20 por ciento de las reservas de gas natural de Rusia. Los Nenets son los habitantes indígenas de estos lugares.
Casi toda su vida transcurre en la tundra y está asociada con los ciervos.
"... En los últimos años, el clima ha cambiado drásticamente", dice Yasha Yaptik, tomando té. ─ La primavera llega ahora un mes antes. 20 hace años, en mayo, todavía había nieve en toda la tundra, pero ahora casi ha desaparecido a fines de abril ... "
En otoño, por el contrario, las heladas comienzan más tarde y los ríos se congelan más tarde.
En abril, llueve, la nieve comienza a derretirse, luego la temperatura desciende bruscamente y la nieve se cubre con una costra de hielo, de la cual es muy difícil para los ciervos obtener líquenes y musgo. Estos cambios primaverales de deshielo con escarcha, que forman una costra de hielo en la nieve, causan muchos problemas a los pastores de renos. Los ciervos a menudo no pueden atravesar esta corteza con sus cascos para conseguir su propia comida y siguen hambrientos.
Y esto sucede no solo en Yamal. Una vez en Chukotka, en invierno, llovió repentinamente y, después, llegó la helada.
Como resultado, dos tercios de los pastizales invernales estaban cubiertos con una costra de hielo. Entonces miles de ciervos murieron de hambre.
Los científicos que estudian el calentamiento global argumentan que el calentamiento climático en Rusia puede tener importantes consecuencias adversas. En particular, esto se afirma en el informe de la rama rusa de Greenpeace sobre las principales consecuencias del cambio climático en las regiones de permafrost, en el que trabajaron científicos de Rusia, Noruega y Estados Unidos. "El permafrost es un fenómeno único", dice Fyodor Romanenko, investigador principal de la Facultad de Geografía de la Universidad Estatal de Moscú. En el norte de Yamal, el espesor de la capa de permafrost alcanza 400 metros, su temperatura desciende por debajo de menos ocho grados.
La peculiaridad del permafrost en Yamal es que contiene grandes cantidades de hielo subterráneo de varios tipos, así como una capa de hielo, cuyo área alcanza decenas de kilómetros cuadrados, y el espesor es de hasta 40 metros. A medida que aumenta la temperatura del suelo, el hielo subterráneo comienza a derretirse.
Cada verano, el permafrost se descongela a una profundidad que los científicos llaman la "capa de congelación-descongelación". Si el verano es más cálido de lo habitual, entonces la capa inferior de la capa se hunde más y más e incluso puede alcanzar grandes depósitos de hielo.
Como resultado del derretimiento del hielo, el suelo cede y se forma un cuenco, que luego se llena de agua. Este fenómeno se llama termokarst.
Está dentro 1932 fue descrito por primera vez en las islas Novosibirsk por el geomorfólogo soviético Mikhail Ermolaev. Los científicos creen que la mayoría de los lagos de la tundra son de origen termokarst.
Periódicamente, estos lagos descienden como resultado de procesos de erosión o pendiente y luego, con el tiempo, se vuelven a llenar de agua. Según observaciones científicas, en el pasado 40 A lo largo de los años, la temperatura media anual de la capa superior del permafrost ha aumentado un grado en el norte de Siberia occidental y un grado y medio en Yakutia.
La desaparición de los lagos puede causar muchos problemas a los habitantes de la tundra, porque el pescado, uno de los principales alimentos de los nómadas, desaparece junto con el agua. En el camino, el jefe del puesto comercial local mostró el lago, desde el cual en el otoño 2008 el agua fluyó.
“... La orilla estalló como una explosión, y casi toda el agua salió en tan solo cinco días. Vi con mis propios ojos ... "
A la mañana siguiente, los Nenet se están preparando para mudarse a una nueva ubicación.
Trasladan su rebaño a otro pastizal cada dos o tres días, tan pronto como sus renos pisotean y se comen la comida en el antiguo lugar. Los Nenets están cruzando no muy lejos, tres o cuatro kilómetros.
Pero incluso para esto, deben recoger por completo todas sus cosas en la tienda, atarlas a los trineos, luego desmontar la tienda, colocar con cuidado los postes y las armas nucleares en los trineos (el material con el que se envuelven los postes), y luego muévase a un nuevo lugar y recoja todo allí nuevamente y colóquelos en sus lugares en la tienda. Esto no es por mucho tiempo: tan pronto como los ciervos se coman la comida, debes ir a un lugar nuevo.
Y así durante todo el verano, de mayo a octubre, cada pocos días los campamentos con todas sus pertenencias se trasladan de un lugar a otro. Al mismo tiempo, es necesario tener en cuenta los lugares de las brigadas y familias vecinas, para no ingresar al territorio ajeno.
Los Nenets navegan por la tundra sin ningún equipo: sin brújulas, mapas, navegación por satélite. Sin lugar a dudas, encuentran su camino en la tundra mediante signos que solo les son familiares. La tundra parece plana solo a primera vista: tiene sus propias depresiones y elevaciones, y los contornos de los lagos difieren entre sí.
Los nenet leen el paisaje que se abre ante ellos, como un habitante de la ciudad lee un atlas de carreteras. Y siempre seguro, a cientos de kilómetros de distancia, llevan sus rebaños a los pastos que necesitan, encuentran los vados que necesitan al cruzar ríos, saben dónde están sus trineos con plagas invernales.
Aprenden esto desde la infancia. Pero la mayor parte del tiempo no se dedica a recolectar amigos y empacar pertenencias, sino a preparar los trineos para la mudanza.
Para aprovechar los trineos, debe realizar una operación completa: los renos se reúnen en una gran manada, cuyo ganado puede alcanzar varios miles. Luego, de todos los renos, es necesario elegir trineos, y solo los machos están enganchados a los trineos; aquí se les llama toros.
Cada familia, de acuerdo con los signos que conocen, elige su propio trineo de renos y los enjaeza en trineos. Después de eso, los trineos se amarran uno tras otro, cuatro o cinco piezas a la vez, y la caravana se pone en marcha.
Una hora y media después, los nómadas instalan su campamento en un nuevo lugar: descargan los trineos, instalan plagas, cargan agua y recogen matorrales. Para hacerlo todo de nuevo en tres días: desmonta el amigo, selecciona el reno y vuelve a la carretera.
Y así, día tras día, mes tras mes, año tras año. Para el invierno, los pastores de renos con sus rebaños se trasladan desde la península de Yamal hacia el sur, hacia Nadym, hacia la zona de bosque-tundra.
Es mejor con leña allí, porque ponen hornillos en los chums para el invierno, y en el duro invierno los chums no se pueden calentar con matorrales de la tundra. Y hay menos nieve en la tundra del bosque, es más fácil para los ciervos llegar a la comida.
Y en la primavera, manadas de muchos miles partieron de regreso a Yamal. Pero aquí también les espera un problema climático más.
El parto comienza a finales de abril y principios de mayo. Para entonces, los rebaños ya deberían estar en los pastos de verano, en la tundra de Yamal.
En el camino de cientos de kilómetros, que los renos tienen que superar, también se encuentran con ríos. Por lo general, se cruzan sobre el hielo.
Pero en los últimos años, la situación ha cambiado debido al cambio climático global.
“... Los ríos comenzaron a abrirse antes del hielo”, dice Yasha Yaptik, “y si esto continúa, no tendremos tiempo de llegar a los pastos de verano en el hielo. Y los terneros deben nacer en un lugar nuevo, en la tundra rica en forrajes ... "
Hoy en Rusia aproximadamente 93 por ciento del gas natural y casi dos tercios del petróleo se producen en las regiones árticas.
Todos estos depósitos también se encuentran en la zona de permafrost. El informe de Greenpeace dice que a medida que aumenta la temperatura del permafrost, se vuelven más frecuentes los procesos geocriológicos desfavorables, que afectan la estabilidad de las estructuras.
En particular, en Siberia occidental, alrededor de 35 000 accidentes en oleoductos y gasoductos, aproximadamente una quinta parte de los cuales se deben a tensiones mecánicas y deformaciones. Solo en el Okrug autónomo de Khanty-Mansiysk, hay un promedio de 1900 accidentes por año. Esto sucede debido al asentamiento desigual del suelo durante el deshielo del permafrost o debido a la extrusión de soportes y cimientos durante el congelamiento.
Mantener la operatividad de las tuberías y eliminar sus deformaciones asociadas con los cambios en el permafrost requiere hasta 55 mil millones de rublos. El deshielo del permafrost también oculta otro peligro: los gases en estado congelado se liberan a la atmósfera.
Y esto aumenta aún más el efecto invernadero.
“... El agua de los lagos se calienta, la vegetación muere, se forman sedimentos del fondo ricos en materia orgánica”, explica el geomorfólogo de procesos Fedor Romanenko. ─ Las bacterias entran en sedimentos ricos en materia orgánica y producen metano y otros gases. El metano formado bajo el agua satura este estrato y se congela. Cuando se descongelan, los gases contenidos en los sedimentos ricos en materia orgánica ingresan a la atmósfera ... "
Según los científicos, para 2050 un año cerca de la costa ártica, las emisiones de metano pueden aumentar en más de 50 por ciento. En total, las emisiones de metano de los pantanos en el permafrost de Rusia pueden aumentar de ocho a diez millones de toneladas por año. Esto es equivalente a emisiones adicionales de aproximadamente 200 millones de dióxido de carbono por año. A modo de comparación, ahora las emisiones anuales de Rusia son aproximadamente 1,5 mil millones de toneladas de dióxido de carbono.
Los científicos creen que el aumento de temperatura solo debido al deshielo del permafrost será insignificante. Pero nadie sabe cómo llegará más lejos este proceso.
Hoy en día, la vida en la tundra no separa a los pastores nómadas de renos del mundo moderno. Muchos campamentos tienen teléfonos satelitales en caso de llamadas de emergencia.
Incluso las comunicaciones móviles han llegado a la tundra: la señal se recibe a diez kilómetros de la vía férrea tendida al norte de Yamal. Las antenas parabólicas y los televisores no son infrecuentes durante mucho tiempo; los hijos de los pastores de renos en tiendas de campaña juegan juegos de computadora.
Por las noches, los pastores de renos escuchan las noticias en la radio, ven películas en DvD-jugadores. Es importante que sientan que forman parte de un solo mundo.
Y, como parte de este mundo compartido, se ven afectados por el cambio climático global.
“... Creo que nuestro cambio climático está asociado con el calentamiento global. Esto empeora nuestra vida ─ dice la criadora hereditaria de renos Yasha Yaptik. ─ Los renos lo son todo: transporte, fuente de alimento, ropa. Si no hay ciervos, la vida nómada en Yamal terminará ... "
“La humanidad ahora está llevando a cabo un experimento geofísico global, que no ha sido igual en el pasado y nunca lo será en el futuro. En sólo unos pocos siglos, estamos devolviendo el carbono orgánico acumulado en las rocas sedimentarias durante cientos de millones de años a la atmósfera y los océanos ".
R. Revel y G. Sus, Europhysics News, vol. 27 (1996) pág.213
Calentamiento global: información general y previsiones.
Este factor es el derretimiento gradual del permafrost bajo la influencia del calentamiento climático en curso. Para un país con 60% de su área de permafrost, este es un factor muy importante que afecta su conectividad.
El calentamiento moderno se explica por el creciente efecto invernadero, que se puede describir de la siguiente manera:
1) la radiación solar incidente (cuya energía principal se concentra en el rango de longitud de onda visible) es reflejada parcialmente por la atmósfera, transmitida parcialmente a la superficie de la Tierra (después de la dispersión parcial y absorción por la atmósfera);
2) la radiación solar que ha alcanzado la superficie de la Tierra se refleja parcialmente de inmediato, se absorbe parcialmente y la calienta;
3) además, esta energía es reemitida por la superficie de la tierra de regreso al espacio en un rango infrarrojo de longitud de onda más larga (ya que la temperatura de la superficie de la tierra es mucho más baja que la temperatura a la que emite el sol, que está determinada por la distancia entre ellos);
4) pero en este rango de longitud de onda, la radiación es absorbida significativamente por los gases de efecto invernadero atmosféricos (prácticamente no absorben en el rango visible);
5) en el futuro, las moléculas de gases de efecto invernadero reemiten la energía entrante en todas direcciones, y la mitad de la radiación infrarroja regresa a la superficie de la Tierra, calentándola aún más;
6) en el curso de estos procesos, la atmósfera y sus capas inferiores se calientan.
Según las previsiones del IPCC existentes basadas en la modelización del cambio climático bajo la influencia del crecimiento antropogénico en el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera, a finales de este siglo, la temperatura media de la superficie de la Tierra puede aumentar de 1,4 a 5,8 ° C, en comparación con 1990 (26) (no olvide que en ese momento ya había aumentado aproximadamente 0,6 ° С (más o menos 0,2 ° С) en comparación con el siglo pasado). Sin embargo, estos pronósticos deben abordarse con bastante cuidado: los modelos modernos del cambio climático tienen importantes inconvenientes. En primer lugar, con frecuencia es insuficiente y baja precisión de los datos iniciales. Entonces, por ejemplo, si hablamos solo de gases de efecto invernadero, entonces los flujos de algunos de ellos a la atmósfera como resultado de la quema de combustibles fósiles se conocen con una precisión del porcentaje, pero su intercambio entre la atmósfera y otros reservorios naturales es mucho mayor. menos conocido. El modelado en sí también causa grandes dificultades. Debido a la enorme complejidad del sistema climático-ecológico, es extremadamente difícil realizar un modelado de alta calidad, teniendo en cuenta toda su complejidad, todas las retroalimentaciones significativas.
En el caso de un aumento en la temperatura promedio de la superficie de la Tierra en varios grados, la temperatura en latitudes altas aumenta significativamente más, mientras que en latitudes bajas, más lentamente. Esto se conoce gracias a los datos paleoclimáticos y lo confirman las observaciones modernas. Entonces, en las épocas más cálidas de los últimos 500 millones de años (es decir, durante el Fanerozoico), la temperatura promedio de la superficie de la Tierra fue más alta que la actual (aproximadamente + 15 ° C) en aproximadamente 10-15 ° C. Y la diferencia de temperatura en el ecuador y en el polo en este momento disminuyó incluso a 20 ° C y menos (27), que es mucho menor que el valor moderno (casi dos veces).
Una disminución en el gradiente de temperatura entre el ecuador y el polo como resultado del calentamiento general se explica por un cambio en la transferencia de calor meridional en la hidrosfera y la atmósfera (principalmente en la atmósfera, en gran parte debido al aumento de la evaporación en latitudes bajas y medias, y condensación de humedad en latitudes altas, que enfría las regiones cálidas y conduce al calentamiento del frío). Un factor importante es la desaparición de la capa de hielo durante las épocas cálidas y, por lo tanto, un aumento en la proporción de energía solar absorbida en estas regiones (debido a una disminución del albedo). La capa de hielo contribuye al enfriamiento como clima planetario, pero en mayor medida es local, y una disminución de la capa de hielo reduce su efecto de enfriamiento. El enfriamiento del clima planetario por la glaciación moderna del Ártico y la Antártida es de aproximadamente 2 ° C solo debido al reflejo de la radiación solar (28). Además, el hielo en la superficie del océano evita la transferencia de calor entre las aguas oceánicas relativamente cálidas actualmente y las capas más frías de la atmósfera cercanas a la superficie. Además, el efecto invernadero del vapor de agua (está congelado), el gas de efecto invernadero más importante en la actualidad, prácticamente no funciona en los glaciares más grandes del planeta.
Por lo tanto, el cambio de temperatura en latitudes altas como resultado del calentamiento resulta ser significativamente más alto que el cambio promedio en el planeta. Entonces, hacia el final del período Cretácico, las temperaturas medias anuales en las paleolatitudes 65-82o N. eran 7-13 ° С, con pequeñas fluctuaciones estacionales, que es similar al régimen térmico moderno de Crimea (29), y en el ecuador, al mismo tiempo, la temperatura difería ligeramente de la moderna (en un par de grados ). Incluso un calentamiento global relativamente pequeño en la primera mitad del siglo XX (en comparación con el final del siglo XIX) - alrededor de 0,6 ° C, probablemente causado principalmente por una disminución en la actividad volcánica y una disminución en el flujo de aerosol de sulfato (reflejando radiación solar) en la atmósfera, provocó un aumento de las temperaturas invernales en la región de Groenlandia y en Spitsbergen en 5-9 ° C (las temperaturas de verano cambiaron mucho menos) y un aumento en la temperatura del permafrost en 1.5-2 ° C (27). En ese momento, el área de hielo marino también disminuyó en un 10% (28). Posteriormente, tras la restauración de la actividad volcánica normal en los años 40, la temperatura descendió, pero no alcanzó su valor original.
En la actualidad, el análisis de los cambios de temperatura en Siberia para 1955-1990. muestra una tendencia firme hacia el calentamiento, con una tasa de 0,2 ° C / 10 años a 0,5 ° C / 10 años, según el territorio (30) (los cambios más rápidos se producen en el norte de Siberia occidental y Yakutia). Datos más recientes del IPCC para el período 1974-2000. dar tendencias de calentamiento en latitudes del norte en lugares hasta 0,8-1,0 ° C / 10 años (26). En general, el calentamiento de la atmósfera inferior en América del Norte y Europa en las últimas décadas ha ido a un ritmo de 0,3 ° C / 10 años y 0,4 ° C / 10 años, respectivamente, y en la región ecuatorial menos de 0,1 ° C. / 10 años (26). La disminución en el área de glaciación marina en el Ártico en los años 90 en comparación con los años 50 ya ascendió al 10-15%, además, la capa de hielo se ha vuelto mucho más delgada (en un 40%), y solo en el último década (26). En los últimos años, se han vuelto a observar importantes anomalías positivas durante el invierno (de 6 ° C a 9 ° C) en el Ártico, en particular en la región de Svalbard. Vale la pena señalar especialmente las anomalías positivas significativas del verano en los últimos años; por ejemplo, en Siberia en julio y agosto de 2001, alcanzaron 2-5 ° С (31), y esta situación es típica no solo para este año, sino en general para años recientes. Las anomalías positivas de verano son importantes porque son responsables del deshielo del permafrost y su transición a un año. En particular, si tocamos la glaciación del mar, entonces, según los cálculos de Budyko, con una anomalía positiva de las temperaturas de verano en el Ártico central de aproximadamente 4 ° C durante 4 años, la mayor parte del hielo perenne del Océano Ártico se convertiría en hielo (27).
Hay una serie de trabajos que predicen cambios en el permafrost en Siberia a lo largo del siglo actual, que discutiremos a continuación.
Pronóstico moderado de la degradación del permafrost en la primera mitad de este siglo.
A.V. Pavlov, G.F. Gravis (32) parten del pronóstico de un aumento de la temperatura media anual del aire en el norte de Rusia para 2020 en 0.9-1.5 ° С y para 2050 en 2.5-3 ° С, basado en el análisis de corriente tendencias de temperatura basadas en datos meteorológicos y su extrapolación al futuro. Las temperaturas superficiales de las rocas en Siberia, según las previsiones de estos autores, pueden aumentar en algunos lugares un máximo de 1,4 ° C para 2020 y 2,3 ° C para 2050. Al mismo tiempo, hasta 2020, la profundidad del deshielo estacional aumentará. aumentar levemente, un par de decímetros en arenas, y aún menos en arcillas y turbas. Para 2020, solo el permafrost de las tierras bajas de Siberia Occidental se descongelará en todas partes, donde en la actualidad solo hay islas de permafrost asociadas con turberas. Después de su descongelación, el límite del permafrost retrocederá unos 300 km y se producirá un hundimiento significativo de la superficie en los lugares de descongelación de las turberas de permafrost, pero debido a la baja prevalencia de las turberas de permafrost, no se producirán daños graves a las actividades humanas. Sin embargo, la situación empeorará significativamente en las próximas décadas.
Mapa de pronóstico de la degradación del permafrost para 2020 y 2050 según A.V. Pavlov, G.F. Gravis (32)
En el mapa compilado por estos autores, para el 2050, el deshielo del permafrost afectará vastas áreas (resaltadas en gris oscuro). Esta área incluye dos subzonas: con el deshielo completo de las islas actualmente existentes y los pequeños macizos de permafrost, cuya temperatura actual no es inferior a -1 ° С, y el deshielo local de rocas más frías (cuya temperatura actual oscila entre -1 ° C). С hasta -5 ° C). La profundidad del deshielo estacional para este momento aumentará entre un 15 y un 33%. En general, teniendo en cuenta las áreas de deshielo completo y local, el cambio del límite del permafrost para la parte europea de Rusia será de 50-200 km, Siberia occidental - 800 km y Siberia oriental - 1500 km. La destrucción del permafrost se intensificará con las precipitaciones, que, según los autores, aumentarán entre un 10% y un 15% para 2050.
Cabe señalar que los aumentos de temperatura en Siberia previstos en este trabajo (32) para 2020 y 2050 (0.9-1.5 ° C y 2.5-3 ° C, respectivamente) son bastante pequeños, y teniendo en cuenta la dependencia del aumento de temperatura. en latitud corresponden a la región más baja de las estimaciones de calentamiento en los últimos pronósticos del IPCC (26): el aumento de la temperatura global según estos pronósticos para los períodos 1990-2025. y 1990-2050. serán 0,4-1,1 ° C y 0,8-2,6 ° C, respectivamente. Si damos una analogía paleoclimática, entonces un calentamiento de la temperatura global en 2 ° С debería causar un calentamiento en latitudes altas en aproximadamente 4 ° С, como sucedió durante el interglacial de Riess-Würm hace aproximadamente 125 mil años. Al mismo tiempo, en el Ártico siberiano, el calentamiento puede alcanzar los 6 ° C e incluso más; en Taimyr, por ejemplo, durante este período interglacial, la temperatura fue 8-10 ° C más alta que la actual, que, por cierto , se manifestó en la intensa degradación del permafrost allí (33). En los últimos cálculos del modelo del IPCC en algunos escenarios (A2), se predice un aumento en la temperatura media anual por el período de los últimos 30 años de este siglo en latitudes de 60-80 ° N. a 8-10 ° C (26).
Entonces, para predecir la degradación del permafrost basado en el rango superior de estimaciones de posible calentamiento para 2050, se puede usar el trabajo de ED Ershov (34), que estudia el problema de la destrucción del permafrost durante el calentamiento en Siberia en 4-8 ° C. Aunque la imagen real de la degradación del permafrost diferirá un poco de los cálculos, en este escenario de calentamiento, se supone que tal aumento de temperatura se logrará en Siberia solo a fines de este siglo (debe tenerse en cuenta que este trabajo fue escrito en 1990).
Pronóstico de la degradación del permafrost
con calentamiento en Siberia de 4-8 ° С.
El trabajo de E.D. Ershova (34) se basa en modelar el proceso de degradación del permafrost teniendo en cuenta el calentamiento climático de 4-8 ° C en la zona de permafrost de Rusia a finales de siglo. Los cálculos muestran que con una tendencia de calentamiento de aproximadamente 0,06 ° C / año, la tasa de descongelación de la turba congelada será de aproximadamente 6 cm / año, la marga 13 cm / año y la arena 20 cm / año. A esta velocidad de descongelación al final del período, su profundidad en lugares con una temperatura inicial del permafrost de aproximadamente -0,5 ° C puede alcanzar los 22 m en arenas y 14 m en margas, y en lugares con una temperatura inicial del permafrost de aproximadamente - 2 ° C, la profundidad del deshielo será de 16 my 10 m, respectivamente, el inicio del deshielo en el primer caso comenzará en la primera década de calentamiento, y en el segundo caso más cerca de la mitad del período considerado.
Ershov compiló un mapa del estado de la zona de permafrost al final del período considerado, que se puede ver a continuación.
Mapa de pronóstico de la degradación del permafrost según E.D. Ershov (34)
Para ver una imagen más grande, haga clic en la imagen.
En este mapa, las áreas 1-2 son de mayor interés, donde el permafrost desaparecerá por completo o se descongelará en todas partes desde la superficie. Vale la pena prestar atención a la región 3, donde el permafrost, aunque estará ampliamente representado, será de carácter insular. Como puede ver, el área de degradación significativa, o incluso completa, del permafrost alcanzará una latitud de 700, y el área de permafrost continuo será aproximadamente solo una quinta parte del actual, lo que es similar a la situación de el interglacial hace 125 mil años. Cabe destacar que el escenario de calentamiento utilizado por Ershov supone el aumento considerado de la temperatura en latitudes altas durante cien años, mientras que, según las últimas previsiones del IPCC, este aumento se puede realizar en solo medio siglo (y teniendo en cuenta algunos más). retroalimentaciones positivas, incluso más rápido, consulte el último capítulo).
Entonces, como podemos ver, en la primera mitad de este siglo, habrá un derretimiento muy significativo del permafrost en Siberia. Según el escenario mínimo, durante las primeras dos décadas, el deshielo del permafrost será bastante insignificante, principalmente en las tierras bajas de Siberia Occidental, y sus principales manifestaciones se sentirán en el segundo cuarto del siglo. Según el segundo escenario adaptado, que es muy probable, por cierto, todo sucederá mucho más rápido y más fuerte, y en las próximas dos décadas se deben esperar cambios significativos en la zona de permafrost de Rusia, y para mediados de siglo. o un poco más tarde, quedarán lamentables restos del permafrost de Rusia, aproximadamente una quinta parte de su área moderna.
¿Cuál es la amenaza de un derretimiento tan significativo del permafrost? Al comienzo de esta parte, se mencionó que ahora el 60% del territorio de Rusia está ocupado por permafrost. En el permafrost hay muchas ciudades y pueblos de Siberia oriental y occidental, oleoductos y gasoductos, carreteras y ferrocarriles (por ejemplo, el 80% del ferrocarril de Amur pasa por permafrost), se han tendido líneas eléctricas y comunicaciones. Hundimiento de la superficie de la tierra, inundaciones y anegamiento de muchas áreas del terreno donde se encuentran las estructuras artificiales, destrucción de cimientos y estructuras de soporte: esto es lo que se manifestará cuando el permafrost se descongele. Por lo tanto, se necesitará un esfuerzo muy serio, enormes recursos financieros y humanos para hacer frente a las consecuencias de tales cambios. De hecho, hablaremos sobre el hecho de que muchos asentamientos y empresas industriales tendrán que ser reconstruidos en mayor o menor medida, para reconstruir la mayoría de los oleoductos y gasoductos y carreteras, y en ocasiones más de una vez.
Mencionaremos solo un caso particular: los oleoductos. Ellos, como la mayoría de la infraestructura rusa actual, ya se encuentran en condiciones bastante malas: aproximadamente el 37% de la longitud de los oleoductos principales ha estado en funcionamiento durante más de 30 años, solo alrededor del 20% ha estado en funcionamiento durante menos de 10 años. . Según las estimaciones de Transneft, solo para la reparación actual de estos oleoductos ya ahora, sin tener en cuenta el inminente deshielo del permafrost, es necesario gastar alrededor de $ 6.5 mil millones durante las próximas dos décadas (y Transneft por sí misma no puede hacer frente a la plena financiación de estas obras y atrae ahora a los productores de petróleo). La construcción de un nuevo oleoducto principal tiene un costo del orden de miles de millones de dólares.
Para eliminar las consecuencias del derretimiento del permafrost en Siberia, es muy posible prepararse para costos anuales adicionales de miles de millones de dólares en la próxima década, y en el segundo cuarto de este siglo, probablemente hablemos de decenas de miles de millones. de costos adicionales por año. ¿Rusia hará frente a este problema? Si falla, en realidad quedará aislado de la parte principal de Siberia, habiendo perdido tanto territorio como recursos. En este caso, deberíamos esperar una nueva autodeterminación de estos territorios y su transferencia incondicional a China.
Podemos mencionar muy brevemente lo que valdría la pena hacer para evitar la pérdida de las regiones orientales de Rusia por cualquiera de las razones descritas anteriormente. Qué tan realista es esto en las condiciones modernas es otra cuestión.
Por supuesto, como mínimo, es necesario evitar un mayor deterioro del estado y el poder de las fuerzas nucleares de Rusia, en vista del hecho de que un conflicto con China, sobre la base del acceso a los hidrocarburos rusos, es bastante probable y puede bien se convierta en militar, incluso con el uso de armas nucleares, en vista de la baja sensibilidad de China a las pérdidas humanas, y el hecho de que las acciones de Estados Unidos para monopolizar la principal industria petrolera pueden ponerla en una situación desesperada. reservas del mundo. Es necesario restaurar el potencial de combate y las armas convencionales, al menos parcialmente.
Tanto la creciente presencia china en Siberia como la necesidad de comenzar a trabajar en la restauración y reestructuración de la infraestructura siberiana debido a la destrucción por el derretimiento del permafrost en la próxima década, requieren un aumento significativo de la población de Siberia en los próximos dos años. décadas. Incluso podemos hablar de varias decenas de millones de personas. Es completamente irreal satisfacer estas necesidades por completo por parte de la población rusa, e incluso dada la situación demográfica actual, incluso con la creación de importantes incentivos para el reasentamiento. La mayoría de los colonos podrían ser rusos y de habla rusa de las antiguas repúblicas soviéticas. Así que hay unos 24 millones de rusos en el extranjero cercano, muchos de ellos leales a Rusia y representantes de otras nacionalidades. Al mismo tiempo, en la actualidad, no solo casi no existen incentivos para tal reasentamiento en Siberia, sino que también se crean un máximo de obstáculos por las leyes recientemente aprobadas "Sobre la ciudadanía" y "Sobre el estatus legal de un extranjero en Rusia "(especialmente este último), que contribuyen a la exprimido incluso de aquellos que ya están en el territorio de Rusia (hay pocos de ellos en Siberia Oriental, pero en Occidente la situación ya es diferente).
Incluso si resulta imposible reasentar a un par de decenas de millones de personas en el territorio de Siberia oriental y occidental, se deben proporcionar al menos varios millones adicionales de personas en Siberia occidental; sin esto, Rusia también lo perderá, y permanecerá prácticamente sin ninguna fuente de energía principal.
La carga financiera que recaerá sobre Rusia en un futuro próximo como resultado de los procesos destructivos en el permafrost podría ser parcialmente aliviada por Europa Occidental, ya que la perspectiva de quedarse sin gas y petróleo rusos, e incluso en condiciones de una posible restricción de acceso a los hidrocarburos en el Golfo Pérsico, claramente no complacerá a los europeos occidentales ...
Como ya se puede ver ahora, los problemas que enfrenta Rusia requerirán cambios significativos, y solo algunos de ellos se han enumerado anteriormente. En principio, incluso su implementación exitosa puede no ser capaz de evitar la pérdida de algunos territorios fronterizos con China, pero si no intentamos minimizar las pérdidas, Rusia perderá tanto la Siberia oriental como, muy probablemente, la occidental.
En conclusión, vale la pena señalar que es muy posible que la imagen real de los eventos futuros sea más o menos diferente. A continuación, en el Suplemento Especial, se consideran algunos factores que pueden afectar significativamente el curso futuro de los eventos y dar lugar a diferencias significativas en la realidad de los pronósticos presentados anteriormente ya en la próxima década, sin mencionar fechas posteriores.
Una adición especial.
Desventajas de los modelos climáticos modernos del IPCC. Retroalimentaciones en el sistema climático.
El nivel de calentamiento global puede ser superior a las estimaciones dadas por el IPCC, y sus consecuencias pueden ser mucho más graves, y no solo para Rusia, sino para todo el mundo. Vale la pena considerar este tema con más detalle.
Cabe señalar de inmediato que los cálculos del IPCC se basan principalmente en tomar en cuenta el aumento del efecto invernadero debido a las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero, tomando en cuenta parte de su reducción debido a las emisiones de aerosoles de sulfato troposférico, que también se produce por actividad humana. Desafortunadamente, en los modelos modernos utilizados por el IPCC, todavía no se tienen en cuenta algunas potentes retroalimentaciones en el sistema climático, su naturaleza no lineal, lo que se explica por la gran complejidad en la construcción de modelos que los tienen en cuenta y por lo tanto el problema. se ha estudiado poco: “… en una cantidad muy pequeña los estudios están examinando respuestas dinámicas a concentraciones cada vez mayores de gases de efecto invernadero” (35). En el futuro, probablemente se tendrán en cuenta y, por supuesto, afectarán a las estimaciones previstas de aumentos de temperatura. Mientras tanto, vale la pena considerar las advertencias publicadas en el Segundo Informe del IPCC sobre Evaluaciones del Cambio Climático: “… con toda probabilidad, el curso real de los eventos incluirá sorpresas y cambios rápidos inesperados” (35).
Consideremos algunas retroalimentaciones positivas y negativas, incluidas aquellas que prácticamente aún no son tomadas en cuenta por el IPCC, pero todas ellas pueden afectar seriamente el aumento de temperatura real en el futuro.
1. En primer lugar, cabe destacar el aumento del contenido de vapor de agua en la atmósfera, cuyas consecuencias son bastante ambiguas y su contabilización es muy difícil (ver este y el siguiente párrafo). Como saben, el principal gas de efecto invernadero en la actualidad es el vapor de agua, que genera alrededor del 62% del efecto invernadero total, principalmente debido a su alto contenido en la atmósfera en comparación con otros gases de efecto invernadero (alrededor del 0,3%) y a la presencia de una amplia y poderosa absorción. bandas en la región infrarroja del espectro. El impacto antropogénico directo en su contenido es bastante pequeño, se reduce a un aumento en el área de tierras de regadío y al trabajo de ingeniería energética, que apenas se nota en el contexto de la evaporación de toda la superficie del agua del planeta y actividad volcánica, por lo que no suele tenerse en cuenta. Sin embargo, un aumento de temperatura debido a las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono, metano, etc., también provoca un aumento de la evaporación del agua o superficies húmedas y, por lo tanto, un aumento adicional del efecto invernadero. Un aumento en el contenido de vapor de agua en la atmósfera también conduce a un aumento de su condensación en latitudes altas, por lo que se libera más calor de condensación allí. Esto significa que también deben intensificarse los procesos de destrucción del permafrost.
Además, el agua en la atmósfera contribuye en cierta medida a la eliminación de dióxido de carbono de la atmósfera; parte de él se disuelve en agua y se transporta a la superficie por precipitación, sin embargo, debe tenerse en cuenta que este mecanismo funciona solo en las capas inferiores de la atmósfera, además, con el calentamiento, la solubilidad del dióxido de carbono en agua disminuye.
2. El problema de cambiar el albedo del planeta está estrechamente relacionado con los factores de calentamiento y cambios en el contenido de vapor de agua en la atmósfera, es decir. cambios en la proporción de radiación solar reflejada en el espacio. El calentamiento obviamente está reduciendo el área de glaciación, que ya es bastante notable ahora: el área de glaciación (principalmente mar, en el Océano Ártico) y la capa de nieve ha disminuido en aproximadamente un 10-15% en las últimas décadas (26 ). Además, la reducción en el área de hielo marino debería afectar fuertemente el régimen térmico de estos lugares, principalmente en la estación fría: el flujo de calor de las masas oceánicas, más cálidas que la atmósfera, no se retrasa con un aislante térmico tan bueno. como hielo. Al mismo tiempo, un aumento con el calentamiento en la cantidad de precipitación en latitudes altas en invierno también debería aumentar la cantidad de nieve que cae allí. Probablemente, en condiciones de un calentamiento tan rápido, el grosor de la capa de nieve crecerá principalmente, en lugar de su área. Un aumento en el espesor de la capa de nieve reducirá la transferencia de calor de la superficie terrestre a la atmósfera fría en invierno, lo que agravará aún más la situación con el permafrost y contribuirá a su degradación.
Al mismo tiempo, incluso el derretimiento de la glaciación de toda la superficie del planeta (que no sucederá lo suficientemente pronto, el derretimiento de la Antártida continuará durante muchos cientos de años, o incluso más) conducirá a un calentamiento adicional debido a un cambio. en albedo por solo 2 oС (28). Es cierto que el derretimiento de una parte significativa (y aún más de toda) de la masa de hielo conducirá a un aumento en el área de la superficie del agua (lo que contribuirá a un aumento en el contenido de vapor de agua en la atmósfera). , así como una reestructuración radical de toda la circulación oceánica, que también tendrá un impacto en el clima (sobre esto en parte un poco más abajo).
Un aumento en la temperatura global y un aumento en el contenido de vapor de agua también conduce a un aumento de la nubosidad, aunque sea pequeña (aproximadamente 0.4% por 1 ° C de calentamiento), y por lo tanto a un aumento en el albedo (la proporción de energía solar reflejada ). Sin embargo, las nubes tienen un efecto muy dual, reflejando tanto la radiación solar proveniente de arriba como absorbiendo y reemitiendo radiación infrarroja proveniente de abajo, y en diferentes condiciones las contribuciones de estos procesos a la formación de temperatura son diferentes. Los efectos de la ceguera de las nubes son especialmente notables en los días de verano y las noches de invierno. Las nubes tienen el efecto contrario sobre el calentamiento (con nubosidad parcial durante el día) y dependiendo de la altura de su ubicación.
El albedo también está influenciado por la emisión de partículas de hollín debido a la actividad económica humana: debido al hollín caído, la reflectividad de la nieve cae al 80%, y en las áreas industriales al 30%, además, la energía solar es absorbida por el hollín en la atmósfera - si en áreas limpias es absorbido por partículas de hollín alrededor del 1-3%, entonces en áreas con alto contenido de humo puede alcanzar el 30% (36). El calentamiento de la superficie es causado por la presencia de partículas de hollín en altitudes bajas, mientras que en altitudes elevadas pueden tener el efecto contrario (los famosos cálculos de "invierno nuclear" describen tal caso), pero en la actividad económica normal es casi el lanzamiento a bajas altitudes. En relación con un posible aumento brusco del consumo de carbón en caso de una transición al "mundo post-petróleo" (que para muchos países puede ocurrir en las próximas décadas), las emisiones de hollín aumentarán significativamente: el carbón les da mucho más que el petróleo. productos.
3. La reorganización de la circulación oceánica y atmosférica también tendrá graves consecuencias. Como caso especial, cabe mencionar la Corriente del Golfo y la Corriente del Atlántico Norte, que determinan el clima bastante cálido de Europa. En la actualidad, las aguas frías y saladas del Atlántico Norte, que poseen suficiente densidad, se hunden en las profundidades del océano, desplazándose hacia las latitudes meridionales, y las aguas cálidas y ligeras, menos densas que se forman cerca del ecuador son empujadas hacia el norte, desplazándose a lo largo de la superficie del océano. Debido al calentamiento y derretimiento de los glaciares, así como a un aumento en la cantidad de precipitación atmosférica traída desde el sur (ver arriba), en latitudes altas hay un aumento en el suministro de agua dulce al Atlántico Norte, la salinidad, y por lo tanto la densidad de las aguas frías, disminuye, y debido a esto, las aguas cálidas bloquean la corriente de la Corriente del Golfo. Una parada o una desaceleración significativa de esta corriente conducirá a un enfriamiento local en Europa de aproximadamente 5-10 ° C. Sin embargo, con tal desarrollo de eventos, no se producirá la formación de poderosos anticiclones invernales (áreas de mayor presión) en los continentes, lo que mejorará la transferencia de calor atmosférico a las latitudes altas. En nuestro caso, es importante que el mismo anticiclón siberiano de invierno se debilite significativamente, lo que ya no interferirá con la transferencia de calor a la atmósfera y el calentamiento de las regiones del norte de Rusia.
Volviendo a la Corriente del Golfo y las Corrientes del Atlántico Norte, vale la pena señalar que los resultados de los cálculos utilizando uno de los modelos muestran una desaceleración significativa de la Corriente del Atlántico Norte durante el calentamiento cuando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera alcanza un valor que se encuentra en el rango de dos a cuatro de sus valores preindustriales (24) (aunque probablemente significa el equivalente a la concentración de CO2 para todos los gases de efecto invernadero), es decir podría ocurrir ya a finales de la primera mitad del siglo, según los escenarios de emisiones del IPCC (37). Otros modelos muestran una desaceleración gradual de este flujo con un aumento constante en la concentración de dióxido de carbono en un 1% por año (este es el crecimiento actual), y su cese completo si la concentración de dióxido de carbono excede su valor preindustrial en 2.6 veces. Con un crecimiento más rápido (que ya es cierto para el futuro cercano, debido a un aumento bastante rápido en el crecimiento del consumo de energía), la destrucción de la Corriente del Atlántico Norte ocurre incluso cuando la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera excede la pre nivel industrial en 2,3 veces. Otro estudio muestra que ya en el período 2000-2030. Puede ocurrir una disminución del transporte atlántico total en un 25% y un cierre completo de la circulación en el Mar de Labrador (que es uno de los dos centros más grandes de formación de aguas frías profundas) (24).
El otro lado del cambio en la circulación oceánica es que las aguas cálidas ya no se transportarán rápidamente de latitudes bajas cálidas a las altas frías, y debido a la evaporación fuerte y prolongada, la salinidad y, por lo tanto, la densidad de las aguas superficiales, aumentará. que los llevará a hundirse en las profundidades. Como resultado, el calentamiento de las capas profundas del Océano Mundial se acelerará significativamente, lo que a su vez mejorará significativamente los procesos que contribuyen al calentamiento, como la liberación de dióxido de carbono disuelto en el Océano Mundial a la atmósfera y la destrucción de depósitos de hidrato de metano (ver más abajo). En la actualidad, ya se ha registrado el calentamiento de las aguas profundas del mar Mediterráneo (38), aunque todavía es muy débil.
4. Una de las reacciones positivas más fuertes entre el contenido de dióxido de carbono y metano en la atmósfera y el proceso de calentamiento está determinada por su solubilidad en el océano mundial, sobre todo la solubilidad del dióxido de carbono (la solubilidad del metano en agua es baja) . Con el calentamiento, la solubilidad del dióxido de carbono disminuye, y de manera bastante seria, por ejemplo, cuando la temperatura del agua aumenta de 5 a 10 oС, el coeficiente de solubilidad del dióxido de carbono en ella disminuye de 1.42 a 1.19 (datos para agua dulce) (39) . En total, alrededor de 4x104 Gt (gigatoneladas) (40) de dióxido de carbono en términos de carbono se disuelven en el Océano Mundial; en comparación, en la atmósfera ahora es de 7.5x102 GtC (24), es decir, en la hidrosfera es aproximadamente 50 veces mayor. En primer lugar, durante el calentamiento, las capas superiores del océano mundial se ven afectadas (en promedio, aproximadamente a las profundidades de las últimas decenas, los primeros cientos de metros), donde la convección vertical funciona bien y le permite realizar cambios rápidamente en el temperatura de estas capas y el contenido de dióxido de carbono en ellas. Estas capas contienen solo un pequeño porcentaje del dióxido de carbono total en la hidrosfera (es decir, comparable a su contenido atmosférico), mientras que el intercambio de dióxido de carbono entre las capas superior y profunda tiene un tiempo característico largo de aproximadamente 500-1000 años y, por lo tanto, Parecería que el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera a partir de una disminución de su solubilidad en las primeras décadas e incluso siglos será notable, pero no catastróficamente fuerte. Sin embargo, en caso de un cambio en el sistema de circulación en el Océano Mundial (como vimos anteriormente, esto es posible en las próximas décadas), las aguas salinas calentadas de latitudes cálidas comenzarán a hundirse en las profundidades, acelerando su calentamiento y contribuyendo a la liberación masiva de dióxido de carbono a la atmósfera.
Esta situación ya ha ocurrido en la historia de la Tierra, durante épocas cálidas (termoer). Y el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera era mucho mayor que en la actualidad, por ejemplo, en el Mesozoico era aproximadamente 6-10 veces mayor que el actual (28), el contenido de vapor de agua era obviamente mayor. Al mismo tiempo, el clima global era entonces más cálido que el moderno en sólo unos 10 grados, debido a la menor luminosidad del Sol en ese momento y, por tanto, a una menor afluencia de energía al planeta. Se sabe que desde entonces la luminosidad del Sol ha aumentado alrededor de un 4%, lo que es bastante para el impacto sobre el clima. Y un aumento en el futuro contenido de dióxido de carbono a los mismos valores que en el Mesozoico (que bien puede lograrse con bastante rapidez después del inicio del proceso de emisión masiva de dióxido de carbono del océano a la atmósfera) conducirá a una mayor aumento de temperatura.
5. Sin embargo, el fenómeno más peligroso puede considerarse la destrucción de los depósitos de hidrato de metano, que pueden afectar el clima de manera muy rápida y muy fuerte. El metano es un gas de efecto invernadero fuerte, su capacidad para absorber la radiación infrarroja es 21 veces mayor que la del dióxido de carbono (por unidad de masa). El metano, en combinación con algunos otros gases, cierra gradualmente la "isla de transparencia" en el espectro de absorción de la atmósfera terrestre (900-1200 cm-1), que aún permanece después de la acción del vapor de agua y el dióxido de carbono.
El contenido de metano en la atmósfera está creciendo con bastante rapidez: desde el comienzo del período industrial ha aumentado aproximadamente un 150%, mientras que el contenido de dióxido de carbono ha aumentado solo un 30% (26) (para ambos gases, la tasa de el aumento de la concentración fue bastante lento hasta la segunda mitad del siglo XX y ha aumentado significativamente en las últimas décadas). En 2000, el forzamiento radiativo de los cambios en la concentración de metano en la atmósfera fue de 0,5 W / m2 (un tercio del forzamiento radiativo de las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono) (26), pero esto se explica por el contenido todavía pequeño de metano en la atmósfera (aunque con un crecimiento bastante rápido) - alrededor de 5 Gt. Bajo la influencia de la actividad humana, continuará el aumento del contenido de metano en la atmósfera; para 2100, el contenido puede duplicarse en comparación con 1990 (según algunos escenarios de emisión) (26), pero incomparablemente más puede provenir de la reacción de algunos de sus reservorios naturales al calentamiento. Entonces, como resultado de un aumento de temperatura, la intensidad de los procesos microbiológicos, durante los cuales se libera metano, aumenta aproximadamente un 10% por cada grado de calentamiento en un área determinada. Esto es importante para fuentes de metano como pantanos y arrozales.
Pero un factor particularmente importante que influye en el clima pueden ser los depósitos de hidratos de metano en las profundidades del Océano Mundial (generalmente a una profundidad de varios cientos de metros o menos) y en el permafrost de la tierra.
Los hidratos de metano son en realidad el mismo hielo en el que las moléculas de metano también están presentes en los marcos de las moléculas de agua debido a la acción de las fuerzas de van der Waals (no hay interacción química). Los depósitos de hidratos de metano son enormes: alrededor de 1019 g (41), es decir, 104 Gt. Una parte importante de los hidratos de metano se encuentran en un estado metaestable y corren el riesgo de descomposición con un ligero aumento de temperatura (del orden de uno a varios grados); estos son, en primer lugar, los hidratos de metano en las zonas de permafrost y especialmente los depósitos de las plataformas árticas continentales (42). Al mismo tiempo, la reestructuración de la circulación oceánica, que se mencionó anteriormente, y como resultado de la cual las aguas cálidas se hundirán a una profundidad, también iniciará la destrucción de los hidratos de metano profundos. Sin embargo, incluso antes de la reestructuración de la circulación del Océano Mundial, solo como resultado de una respuesta al calentamiento moderno, la destrucción de una parte de los hidratos de metano oceánicos ya está ocurriendo o comenzará a ocurrir en los próximos años, como lo demuestra algunos cálculos de modelos (43). Es cierto que la destrucción es todavía muy pequeña: los flujos de metano de esta destrucción deberían estar en el rango de 2.6-12.7 Tg por año (44) (es decir, 0.0026-0.0127 Gt / año), que será una pequeña adición al flujo total actual. a la atmósfera del orden de 0,5 Gt / año. Después de cambios significativos en el sistema de circulación oceánica, estas cifras obviamente serán incomparablemente más altas.
Debe tenerse en cuenta la reacción de los hidratos de metano de los mares interiores, en particular los mares Negro y Caspio. Estos mares se calentarán mucho más rápido que el océano mundial (el calentamiento de las aguas superficiales ya es notable). La cuenca del Mar Negro probablemente contiene de 0,25 x 1014 m3 (45) a 1,0 x 1014 m3 (46) de metano en hidratos de gas. A modo de comparación, todas las reservas mundiales de metano en hidratos de gas, calculadas en metros cúbicos, son aproximadamente 2 × 1016 m3 (41). Hay hidratos de metano incluso en los lagos, por ejemplo, en el lago Baikal.
Una liberación única de metano de todas sus reservas en hidratos de gas puede aumentar la temperatura de la superficie en los primeros cientos de grados. Pero, por supuesto, no habrá una asignación única. A medida que ingresa a la atmósfera, se eliminará. Otra pregunta es qué tan rápido se llevará a cabo esta eliminación. La eliminación de metano de la atmósfera se lleva a cabo principalmente como resultado de reacciones químicas en la atmósfera, es decir, en la reacción con el radical OH (47). Otra forma más débil de eliminar el metano de la atmósfera es la absorción por las bacterias del suelo. En la actualidad, la eliminación de metano de la atmósfera está cerca de su flujo a la atmósfera (alrededor de 0,5 Gt / año), por lo que, con una vida útil de las moléculas de metano en la atmósfera de unos 8-12 años, su contenido es ahora alrededor de 5 Gt, como se mencionó anteriormente. ... Al mismo tiempo, con un aumento significativo en el flujo de metano a la atmósfera, con una descomposición intensiva de los hidratos de metano, la velocidad de formación de radicales OH en la atmósfera necesaria para la reacción con el metano puede no ser suficiente y la vida útil de Las moléculas de metano en la atmósfera aumentarán en un orden de magnitud, hasta cientos de años (48). Esto significa que habrá una seria acumulación de metano en la atmósfera.
Por cierto, a medida que aumenta la temperatura y se derrite el permafrost, el flujo de dióxido de carbono a la atmósfera aumentará notablemente y la liberación de calor durante la oxidación de la materia orgánica agravará aún más la destrucción del permafrost.
En general, ahora se ha desarrollado una situación aparentemente única en la historia de la Tierra. Los cambios naturales en la temperatura global promedio del planeta en el Fanerozoico, con una amplitud de aproximadamente 10 ° C, tuvieron lugar durante períodos de 100 a 300 millones de años (27). Después del inicio de la era Cenozoica, al final del Paleógeno, ya desde hace unos 30 millones de años, comenzó un enfriamiento claramente gradual del clima, hace unos 3 millones de años, reemplazado por fluctuaciones periódicas de temperatura con una amplitud máxima de aproximadamente 6оС , que ocurrió con períodos de muchas decenas y cientos de miles de años. Por cierto, todos los depósitos conocidos de hidratos de metano en el mundo se formaron precisamente en los últimos 3 millones de años (41), obviamente, cuando, luego de un enfriamiento general, surgieron las condiciones para su formación.
Es probable que el cambio de temperatura actual, de casi 6 ° C, se produzca, según las previsiones del IPCC, en solo un siglo actual, es decir, cientos, miles de veces más rápido que antes. El aumento en 10оС ocurrirá no mucho más tarde, probablemente durante la primera mitad del próximo siglo. Si los cambios de temperatura anteriores, por supuesto, afectaron a los hidratos de metano, entonces fueron bastante lentos y no aumentaron mucho el flujo de metano a la atmósfera; al mismo tiempo, es probable que la mayor parte haya tenido tiempo de ser eliminado de la atmósfera. la atmósfera y sus acumulaciones fueron muy bajas (los cambios en la concentración durante los últimos 140 mil años se pueden encontrar en (47)). Ahora, lo más probable es que el flujo de metano de la rápida descomposición de los hidratos de metano supere significativamente la capacidad de los mecanismos para su eliminación de la atmósfera, lo que conducirá a las consecuencias más graves.
Entonces, si estas retroalimentaciones en el sistema climático funcionan con suficiente potencia, tanto el nivel de calentamiento como sus consecuencias serán muy diferentes a los pronósticos actuales del IPCC. Y la influencia de estos factores será tan fuerte que conducirá a la historia por un camino completamente diferente. Pero este ya no es un tema de este artículo.
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