Плавление льда значение в жизни человека: Какое значение в природе имеет большая удельная теплота плавления льда ? Объясните

Содержание

В мире снега и льда

Сегодня мы взяли с книжной полки монографию академика Владимира Михайловича Котлякова, директора Института географии РАН, исследователя, побывавшего в Арктике и Антарктике, на Памире и в Альпах, в Патагонии, в Китае — словом, почти во всех ледниковых районах мира.

Тоннель в леднике Обручева на Полярном Урале.

Схема горного ледника.

Наиболее распространенные типы ледников: 1 — висячий; 2 — присклоновый;3 — склоновый; 4 — каровый; 5 — карово-долинный; 6— котловинный; 7 — простой долинный; 8 — сложный долинный; Э — дендритовый; 10 — ширококонечный; 11— предгорный; 12—ледник конической вершины; 13—ледник плоской вершины.

Вечные снега в поднебесье гор. Ледниковый узел у пика Свободная Корея на Памире.

Международная классификация снежинок: 1 — пластинка; 2 — звезда; 3 — столбик; 4 — игла; 5 — пространственный дендрит; 6 — увенчанный столбик; 7 — неправильный кристалл; 8 — снежная крупа; 9 — ледяной дождь; 10 — град.

Разные стадии деструктивного и конструктивного метаморфизма снега: а-г —ветвистая снежинка превращается в округлые, более или менее компактные зерна; д, е —мелкие снежные зерна преобразуются в крупные кубкообразные кристаллы глубинной изморози.

Снежинки — пластинчатая и звездчатые. Фото. Снято с увеличением приблизительно в 40 раз.

Формы движения снега во время метели: I — облака; II — верховая метель; III — низовая метель: 1 — влечение снежинок; 2 — сальтация (скачкообразное перемещение) снежинок; 3 — диффузия снега.

Схема движения лавины. А — зона зарождения. Б — зона транзита, В — зона отложения.

Сход снежной лавины со склона хребта Петра Первого на Памире.

Лавины: А — от линии, Б — от точки. I — зона зарождения; II — зона транзита; III — зона отложения.

Защита горной дороги от лавин. А — дамба, отклоняющая лавину; Б — тормозящие лавину бугры и лавиноотбойная дамба; В — противолавинная галерея; Г — снегоудерживающие сооружения на склоне.

Противолавинная галерея на автомобильной дороге к Рокскому перевалу на Кавказе.

В полярных льдах.

Ледниковый покрое Гренландии. Наземный (I), «морской» (II) и плавучий (III). 1— коренные породы; 2 — лед; 3 — морская вода.

Разрез через ледниковый покров Антарктиды.

Монография (научное исследование) посвящена обширному, разнообразному, вроде бы всем знакомому и вместе с тем полному неразгаданных тайн и загадок миру льда и снега.

По каким законам происходит вечное движение гигантских ледников и как перемещаются легчайшие звездочки-снежинки во время метели? Почему образуются ледяные заторы на реках, как рождаются и долго ли живут айсберги в океане? Каким образом замедление вращения нашей планеты связано с разрушением ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии? Обо всех этих сложнейших природных явлениях автор рассказывает понятно, просто и удивительно интересно.

Книга В. Котлякова «В мире льда и снега» (М., ВО «Наука», 1994 г.) издана очень небольшим тиражом (3100 экз.) и потому попала в руки, наверное, даже не всем специалистам. А хочется, чтобы с ней могли познакомиться и студенты, и школьники, и все, кто интересуется природой Земли, беспокоится о ее сохранности. Предлагаем нашим читателям реферат нескольких глав этой книги.

Всякая истина проходит в человеческом уже три стадии: Сначала — какая чушь! Затем — в этом что-то есть. Наконец, — кто же этого не знает!
Александр Гумбольдт.

Что может быть удивительнее льда?

В долгие зимние вечера в холодной лаборатории антарктического поселка Мирный мне приходилось по нескольку часов сидеть за микроскопом, рассматривая шлифы льда. При температуре минус 10—15°С, царящей в лаборатории, трудно долго высидеть неподвижно. Только поразительная красота льда удерживает на месте: каждый кристалл переливается своим цветом — от ярко-красного, зеленого и малинового до тускло-серого и совершенно черного.

Лед — поистине удивительное вещество. Шестигранные ветвистые снежинки в воздухе и округлые зерна фирна в снежной толще, мелкие бесформенные кристаллы в отложенном после метели снеге и ледяные «бокалы» и «пули» во внутренних горизонтах снежного покрова, красивые морозные узоры на окнах и массивные клинья льда в холодных горных породах, прозрачный лед на озерах и молочно-мутный в ледниках, белесый в естественных образованиях и отливающий всеми цветами радуги под микроскопом, когда смотришь на него через специальные стекла-поляроиды, спокойно тающий на поверхности ледниковых языков и взрывающийся, когда его поднимают из глубин ледниковых покровов, хрупкий, как стекло, в отдельных кусках, но обладающий способностью течь, как тесто, в громадных массивах, дрейфующий по воле волн на полярных морях и активно преобразующий рельеф при движении ледников, сохраняющий жизнь в жестокую зиму под снегом и убивающий ее при замерзании воды в организмах, создающий красоту высокогорья и вызывающий бедствия от схода снежных лавин и нашествий ледников.

Лед — самая распространенная горная порода во Вселенной. Марс, Юпитер, Сатурн, Уран содержат огромные массы льда, а некоторые спутники планет сложены из льда почти целиком. Не исключение и наша Земля: более одной десятой земной суши занято «вечными» льдами, а пятая часть всей поверхности планеты ежегодно находится под снегом.

Лед интересовал людей с незапамятных времен, однако наука всерьез занялась им лишь во второй половине XIX столетия. Исследовать физические свойства льда оказалось очень трудно, потому что его свойства удивительным образом зависят от многих условий, и прежде всего от внешнего давления и температуры.

В начале века немецкий ученый Г. Тамман открыл, а американский физик П. Бриджмен исследовал явление полиморфизма льда, то есть его способность к разному кристаллическому строению, что влечет за собой существенное изменение всех физических свойств. Оказалось, что в природе возможно существование 10 кристаллических модификаций льда и одной аморфной формы. А то, с чем мы сталкиваемся на поверхности Земли, — это лишь одна из разновидностей льда, названная физиками лед-1.

В России физику льда стали изучать в самом начале XX века. Пионером этих исследований был профессор Томского технологического (ныне политехнического) института Борис Петрович Вейнберг.

В чем же заключается таинство природы, когда при понижении температуры жидкая вода или водяной пар вдруг превращаются в твердое кристаллическое вещество? Как известно, молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Атом кислорода в этой молекуле занимает строго фиксированное положение, а вот как ведут себя атомы водорода — до конца не ясно. Рентгеноструктурный метод, который с успехом применяют для исследований других минералов, здесь оказывается беспомощным: атомы водорода очень слабо рассеивают рентгеновские лучи. Поэтому все еще не подтверждена и не отвергнута гипотеза о свободном, не фиксированном положении в пространственной решетке льда атомов водорода, которые постоянно движутся между атомами кислорода.

При замерзании воды неупорядоченное расположение ее молекул сменяется упорядоченным. Кристаллизация воды — сложный физический процесс, который начинается не во всей ее массе, а лишь в тех местах, где условия уже «готовы» к возникновению кристаллов.

Как правило, для появления кристаллов льда в воде или облаках нужны инородные твердые частицы, которые способствуют образованию зародышей кристаллов и тем самым убыстряют кристаллизацию. Но самое удивительное, что отличает лед от других твердых тел, — это уменьшение его плотности по сравнению с плотностью воды на 9 процентов. В то время как куски твердого вещества обычно тонут в своем расплаве, вода при замерзании расширяется и лед в воде не тонет. Это свойство нередко служит причиной аварий теплотехнических и водопроводных систем, но оно же представляет собой великое благо природы, так как не дает промерзнуть водоемам насквозь и сохраняет жизнь в них в зимнее время.

Если в воде либо в воздухе нет готовых кристаллов или ядер кристаллизации, жидкая вода может долго находиться в переохлажденном состоянии.

Опытным путем, при отсутствии ядер кристаллизации, можно охладить воду до -50°С, а то и еще ниже. В природе на поверхности водоемов вода переохлаждается лишь до -1°С, а вот в облаках температура опускается до -12°С, временами до -30°С и чуть ниже, а льда все нет и нет. Но если при таких условиях появляются ядра кристаллизации, начинается бурное образование льда.

Важнейшее свойство льда — его текучесть под воздействием собственной массы или длительных нагрузок. В природе оно ярко проявляется в движении ледников. При очень низких температурах лед по своим свойствам приближается к абсолютно твердому телу. Наоборот, с приближением к температуре плавления текучесть льда оказывается в миллион раз выше, чем у горных пород, — именно это вызывает движение ледников.

Во льду всегда присутствует жидкая вода. Она образуется при таянии, в результате притока тепла ко льду, при возрастании давления, вызывающего плавление льда, при повышении содержания солей, снижающих температуру перехода льда в жидкое состояние.

Вода существует в виде тонких пленок между ледяными кристаллами.

Под действием проникающих в лед солнечных лучей тонкая пленка воды обволакивает внутрикристаллические воздушные пузырьки. Возникают так называемые «водяные сумки», из которых вода под давлением может поступать в межкристаллическое пространство. Поэтому даже водонепроницаемый на первый взгляд плотный ледниковый лед в действительности оказывается проницаемым для воды.

В последние годы выяснилось, что во льду встречаются газо-ледяные соединения, называемые кристаллогидратами. Это вещества, в которых кристаллическая решетка воды содержит пустоты, способные принять инородные молекулы. Если молекул воды достаточно много, то весь газ может перейти в форму гидрата, и тогда между молекулами воды оказываются молекулы метана, пропана и других углеводородов. Химической связи между водой и газами нет, и при нормальных условиях они способны гореть.

Залежи кристаллогидратов выявлены на территории Сибири, занятой многолетнемерзлыми породами. Такой лед, залегающий совсем неглубоко, — в перспективе многообещающее топливо. В нем на 1 м3 воды приходится до 200 м3 природного газа.

Отдельные разновидности льда отличаются по своим свойствам от обычного льда так, как могут различаться совершенно разные породы. Эти «другие» разновидности льда никто в природе не видел, но их получали в лабораториях. Все эти льды тяжелее воды и образуются при давлениях, отличных от атмосферного. Один из них — лед-VI создается сжатием под давлением в 20 тысяч атмосфер и тает при температуре 80°С, а лед-VII выдерживает нагрев почти до 200°С. На гидроэлектростанциях иногда внезапно разрушались подшипники и валы мощных турбин. Долго не могли понять причину, пока не выяснили, что виновником аварий был лед-VII; он образовывался из воды, просочившейся в смазку подшипников, и разрушал металлические детали благодаря своей огромной твердости. Его возникновение связано с колоссальным давлением в работающей турбине.

В условиях глубокого вакуума и очень низких температур был получен лед в 2—2,5 раза плотнее, чем все другие разновидности. Он не имеет кристаллической решетки — это единственная в своем роде аморфная форма льда, свойства которой пока почти не известны.

Не все разновидности льдов присутствуют на Земле, но почти все они встречаются в Солнечной системе. Начало космической эры дает возможность увидеть и исследовать разные модификации льда.

Результаты космических исследований показывают, что с удалением орбит планет от Солнца количество воды на них увеличивается, а главная форма ее существования — лед.

Сфера снега и льда

Земля, как многие другие небесные тела, окружена разными сферами. Некоторые из них, например магнитосфера, существуют на всех планетах. Другие присущи лишь отдельным планетам. Там, где холод окружает потухшие звезды и планеты, а холод во Вселенной господствует почти везде, мы сталкиваемся с криосферой.

Внутри криосферы выделяют гляциосферу, то есть собственно сферу снега и льда. Это конечно не сфера в буквальном понимании этого слова, но значение ее для земного шара чрезвычайно велико.

Температура на поверхности Земли часто испытывает колебания около 0°С, и поэтому снег и лед то тают, то замерзают вновь — гляциосфера постоянно изменяет свои размеры, а на некоторых этапах земной истории, возможно, исчезала совсем. Однако в последний геологический период и в настоящее время роль гляциосферы в эволюции Земли огромна. Она в значительной мере определяет современную широтную зональность, усиливает циркуляцию воздушных масс, влияет на уровень Мирового океана.

Треть всего баланса внешнего теплооборота Земли расходуется на фазовые превращения льда. Вдумайтесь; влажные экваториальные джунгли, знойные пустыни, поля, плантации и сады, растительные и животные сообщества, Мировой океан — вся природа Земли требует тепла всего вдвое больше, чем уходит на таяние снега и льда или выделяется при замерзании воды.

На земном шаре действует колоссальная природная машина, главные части которой — это атмосфера, океан, суша и оледенение. Если посмотреть на работу этой машины, оглядываясь назад на 10—100 тысяч лет, то видно, что вся планетарная система находится в термическом неравновесии. Она испытывает крупные автоколебания с большой инерцией, чему способствуют океан и материковые ледники. Увидеть такие длительные колебания можно по следам прошлых оледенений, а недавно ледниковые колебания удалось получить на ЭВМ путем математического моделирования.

Человек соседствовал со льдами с самого начала цивилизации. И уже на заре истории человечества зародился интерес к природным льдам. Многие античные географы и историки, и среди них Аристотель, Феокрит, Полибий, Страбон, упоминают в своих сочинениях об атмосферном льде, снежных лавинах, ледниках. Со снежными лавинами встречались в походах воины Александра Македонского, а часть армии Ганнибала погибла из-за лавин при переходе через Альпы. В Европе, особенно в Альпах, люди с незапамятных времен жили и хозяйствовали рядом со льдами и снегами. Примечали всевозможные необычные явления, связанные со льдом и снегом, задумывались, отчего это происходит, с чем связано, какие имеет последствия. Не случайно именно здесь зародилась научная гляциология.

Снег

Сплошной плотный покров слоисто-дождевых облаков обычно приносит долгие обложные снегопады. А при температурах, близких к 0°С, из кучево-дождевых облаков внутри неустойчивой воздушной массы или на холодном фронте вдруг может возникнуть снежный ливень. Еще внезапнее бывает снежный шквал, когда неустойчивая холодная масса проходит над относительно теплой поверхностью.

Иногда снегопад бывает такой густой, что видимость снижается до 1 километра и менее. В спокойном воздухе скорость падения снежинок зависит от их массы, формы и размера. Они падают в несколько раз медленнее дождевых капель той же массы. Пластинки и звезды приближаются к земле со скоростью 0,5—1 м/с, иголочки и столбики — со скоростью нескольких дециметров в секунду, а снежная и ледяная крупа — по 1—2,7 м/с.

Впервые сфотографировал снежинки в 1892 году любитель из Рыбинска А. Сигсон. Он применил 15-кратное увеличение и довольно сложную боковую подсветку, позволившую получить исключительные по четкости изображения подробностей строения снежных кристаллов. А в начале нашего века фотографированием снежинок увлекся американский фермер из штата Вермонт Уилсон Бентли. Занимался он этим много лет и в 1931 году опубликовал свою коллекцию. В альбоме микрофотографий Бентли нашли себе место 5000 снежинок, и ни одна из них не была в точности похожа на другую. Даже безудержная человеческая фантазия не может придумать такого количества разнообразных узоров!

Профессор Хоккайдского университета Укисиро Накайя в 1935 году построил в Саппоро маленькую холодную лабораторию и 12 марта 1936 года сумел вырастить первую снежинку. В честь этого события до сих пор в университетском парке можно видеть гранитный монумент с выбитым на нем снежным кристаллом. Именно У. Накайя изучил зависимость образования снежинок разных форм от температуры и относительной влажности. Одним из удивительных его открытий был тот факт, что самые распространенные в средних широтах снежные звезды формируются в очень узком интервале температур: от -14 до -17°С. Почему это происходит, пока никто не знает.

Все мы знакомы со скрипом снега при передвижении по его поверхности, который возникает от слома и смещения снежных кристаллов. Скрип снега хорошо слышен при температурах от -2 до -20°С. При морозах ниже -20°С он ослабевает. Звуковые волны легко распространяются внутри снежного покрова, но на границе снега с воздухом почти полностью отражаются. Вот почему люди, засыпанные лавинами, слышат шаги по снегу, но спасатели совсем не слышат засыпанных людей.

Снег — чуткий показатель загрязненности. Это происходит оттого, что основу роста снежных кристаллов составляют ядра кристаллизации, которыми становятся инородные частицы, попавшие в атмосферу. Вместе со снежинками они выпадают на землю и подолгу лежат в снежном покрове, заражая впоследствии талые снеговые воды. Темпы роста загрязненности полярного и высокогорного снега уже превышают темпы роста использования загрязняющих веществ. Например, ежегодный мировой рост производства ртути составляет 1,8 процента, а загрязнение ртутью снега в Гренландии и Антарктиде увеличивается на 2,7 процента в год, на Памире — на 4 процента.

Интересно и чрезвычайнpо важно, что снежная толща обладает «памятью» и может многое рассказать о прошлом. Форма и строение снежных кристаллов, слоистость толщи, запыленность, изотопный состав снега — все несет информацию. Сезонный снежный покров повествует о разных перипетиях последней зимы, а многолетняя снежно-фирновая толща на полярных ледниках хранит сведения о прошедших сотнях и тысячах лет.

Снежная круговерть

Метель — это не просто воздух, несущий массы снега. Даже при одинаковом количестве снежных частиц в одном и том же объеме воздуха видимость при метели в 10–12 раз хуже, чем при снегопаде. Это оттого, что метель несет с большой скоростью мелкие угловатые обломки кристаллов снега.

Метелевые частицы влияют на скорость и турбулентность ветра. Возникает снеговетровой поток, в котором движется снег, недавно выпавший из облаков и еще не достигший земли, вместе со снегом, поднятым с поверхности. Сила метели зависит от скорости ветра, интенсивности снегопада, температуры и влажности воздуха, характера поверхности снега, формы и размеров частиц снега. Движущиеся в метелевом потоке снежные частицы благодаря механическому разрушению и испарению постепенно принимают почти одинаковые размеры — 0,2—0,3 мм.

В зависимости оттого, что за снег переносится ветром, различают несколько видов метели. Верховая метель — это, собственно, снегопад при ветре, когда снежинки движутся вместе с потоком воздуха, не касаясь земной поверхности. В чистом виде такая метель наблюдается редко: когда снег выпадает над большими лесными массивами, кустарником, незамерзающим водоемом; или когда идет мокрый снег, отложения которого ветер разрушить не в силах.

Нередко метель бывает и без снегопада. Сильный ветер разрушает снежную поверхность и вовлекает в движение ранее отложенный снег. Пока еще ветер не достиг очень большой силы, снег переносится до высоты 10—20 см — возникает поземок. Но сила ветра растет, и вот уже снегом насыщается 1,5—2-метровый приземный слой воздуха — разыгрывается низовая метель.

Особенно сильные низовые метели случаются на склоне Антарктического ледникового покрова, где постоянно дуют сильные стоковые ветры. Метель там неистовствует по многу дней подряд, но основная масса снега не поднимается выше 2—2,5 м.

В таких условиях очень трудно двигаться на вездеходе: из кабины видны лишь снежные вихри, закрывающие от глаз и поверхность, и горизонт. Но стоит вылезти на крышу балка, укрепленного на вездеходе, как попадаешь в совершенно другую погоду. Яркое голубое небо расстилается до горизонта, дует сильный холодный ветер, но снега он не несет. Зато внизу, под ногами ревет клокочущее снежное море — это бушует низовая метель.

В умеренных широтах чаще всего приходится сталкиваться с общими метелями, когда одновременно переносится снег, выпадающий из облаков и поднимаемый с поверхности.

Общая метель обычно бывает во время прохождения циклона, а низовая — при антициклоне. В общей метели снежинки еще сохраняют остатки своей первоначальной формы, а при низовой проносятся обломки снежинок, потерявшие сходство с исходными кристаллами. В общую метель снег повсюду отлагается довольно ровным слоем, а в низовую в одних местах снег сдувается полностью, тогда как в других вырастают сугробы.

С буйством метелей в России пришлось вплотную столкнуться в середине XIX века, когда широко развернулось строительство железных дорог. Во второй половине XIX столетия русские инженеры-путейцы приступили к изучению законов метелевого переноса, чтобы правильно проектировать защиту от снежных заносов на железных дорогах. В начале XX века научились измерять метели непосредственно в поле, а вскоре усилиями выдающихся русских ученых-аэродинамиков Н. Е. Жуковского и С. А. Чаплыгина было начато создание гидродинамической теории метелей. Ныне национальная школа специалистов по метелям во главе с профессором А. К. Дюниным не имеет себе равных в мире.

Основная масса метелевых частиц движется с помощью сальтации, то есть скачкообразных движений, при которых частички сначала подпрыгивают почти вертикально вверх, а затем снижаются по отлогой кривой. Энергия частицы, находящейся в полете, сообщается при толчке другой частице, когда первая падает на поверхность. Одна летящая с большой скоростью частица способна оторвать от поверхности несколько других, что ведет к насыщению снеговетрового потока.

На твердой поверхности прыжки снежных частиц достигают 1 м. В большинстве случаев сальтация происходит не выше 8—12 см над поверхностью.

Но когда метель разыгрывается не на шутку, особенно на обширных безлесных равнинах или на поверхности полярных ледниковых покровов, развиваются огромные снежные вихри, возносящие мелкие частицы снега на высоту 100—150 м. Дальность переноса снега увеличивается с ростом скорости ветра и понижением температуры воздуха, уменьшением дефицита насыщения воздуха и размеров переносимых частиц снега,

В соответствии с силой ветра метели делят на пять категорий: слабые, обычные, сильные, очень сильные и сверхсильные. В антарктическом поселке Мирный сильные метели, когда снег переносится при ветре 15— 20 м/с, были обычным явлением, а по нескольку раз в зимние месяцы случались и сверхсильные метели. В такую погоду было трудно, а временами опасно передвигаться по поселку. Ветер поднимал в воздух не только тучи снега, но и все, что оказывалось на его пути, — доски, ящики, листы фанеры. Он рвал провода и валил столбы, а бывали случаи, когда на аэродроме с якорей срывало самолеты. В такие метели, разыгрывавшиеся в полярную ночь, в поселке стояла сплошная серая мгла, свет уличных фонарей и прожекторов уже в нескольких метрах терялся в клокочущей массе снега. Ходить приходилось, крепко держась за натянутые леера, застегнутым на все пуговицы, завязки, молнии. А не то метель за считанные мгновения забьет все щели и проникнет под одежду.

Но даже в сильных и сверхсильных метелях основные массы снега переносятся у поверхности. А результат всегда один и тот же — метель рождает сугробы.

Снежные заносы — бич дорог, карьеров, поселков в метелевых районах, аэропортов. Чего только ни приходится придумывать, чтобы предупредить заносы. Вдоль дорог ставят снегозащитные щиты и заборы, роют траншеи, высаживают деревья и кустарники.

Далеко не преодолены трудности проектирования поселков и городов в районах с сильными метелями. Нередко со стороны господствующих ветров строят сплошной ряд многоэтажных зданий, предполагая, что они надежно загородят жилой массив от метелей. Но с подветренной стороны домов очень скоро вырастают огромные сугробы, порой достигающие третьего и четвертого этажей.

Другой способ размещения зданий — свободный, казалось бы, должен приводить к продуванию жилого массива. Но, увы, и в этом случае в одних местах растут высоченные сугробы, а в других образуется постоянный поток холодного воздуха, который выметает снег, создавая почти нетерпимый микроклимат.

Удачное решение проблемы найдено в Антарктиде, где дома строят на сваях, на высоте 1,5—2 м над поверхностью снега. Снеговетровой поток проносится под домами, не создавая в округе сугробов.

Снега на горных склонах

«Невинный на вид белый снег — это не волк в овечьей шкуре, а тигр в шкуре ягненка», — так определил лавину австрийский исследователь Матиас Здарский.

Вершина Невадо-Уаскаран (Перу) высотой 6070 м — одна из пяти самых высоких гор западного полушария.

10 января 1962 года на ее вершине обломился гигантский снежный карниз шириной около 1 км и толщиной более 30 м, А вскоре на многие километры разнесся глухой гул, потрясший ущелье. Масса снега и льда объемом примерно 3 млн. м3 свалилась на 1 км вниз вдоль почти вертикального обрыва, ударила по лежащему в чаше глубокого цирка леднику и ринулась вниз со скоростью более 150 км/ч. 50-метровый вал молниеносно разрастался, и уже спустя минуты по крутой долине двигалась масса объемом не менее 10 млн. м3 сокрушая все на своем пути. Через 7 минут лавина достигла городка Ранраирка и смела его с лица земли…

Через 10 лет в тех же местах произошло землетрясение, сорвавшее со склонов Уаскарана не менее 5 млн. м3 снега и льда. Ударившись о нижележащий ледник, эта масса отколола от него значительную часть льда и понеслась по тому же ущелью, сдирая по дороге мощный слой рыхлой породы и унося громадные камни. На этот раз передний вал достигал 90 м, и по долине со скоростью 320 км/ч неслось гигантское количество снега, льда и горной породы. Лавина преодолела препятствие высотой 140 м, вновь разрушила заново отстроенный город Ранраирка и не пощадила город Югшай, предохраненный в 1962 году невысоким холмом. Из 20 тысяч жителей города уцелело лишь несколько человек.

Конечно, такие страшные лавины случаются редко, но и лавины обычных размеров — это чрезвычайно грозная стихия гор, о которой люди знали еще в глубокой древности.

Много лавинных зим бывает в Альпах. Особенно разрушительными за последние 100 лет были зимы 1887/88. 1916/17,1934/35, 1944/45, 1950/51, 1953/54, 1967/68, 1974/75 годов. Среди этих лет по количеству человеческих жертв выделяется зима 1916/17 годов. В эту зиму жертвами лавин стало более 10 тысяч человек.

На Кавказе самыми лавинными в нашем столетии были зимы 1910/11. 1931/32, 1962/ 63, 1975/76 и 1986/87 годов. Зимой 1975/76 годов объемы некоторых лавин в Сванетии превышали 1 млн. м3 снега; тогда в Местийском районе под лавинами погибло 20 человек. Но самой страшной «зимой больших лавин» здесь оказалась зима 1986/87 годов.

Многократно наблюдая сход лавин, люди долго не могли даже правильно описать это явление. Потому что сравнительно медленно движущиеся лавины не дают полного представления об их силе, мощи и характере движения. А молниеносно низвергающиеся не оставляют времени на наблюдения и раздумья.

Скорость лавин достигает 100—350 км/ч, в движение вовлекаются сотни тысяч и миллионы кубометров снега. В зоне отложения образуются снежные конусы от 5 до 30 метров высотой, а иногда и значительно более мощные.

Снег на горном склоне почти всегда находится в напряженном состоянии. В результате деформации и разрушений связи между кристаллами в снежном покрове генерируются звуки высокой частоты — в сотни килогерц. «Голос» снежного покрова усиливается за несколько часов до схода лавины. Подвижка больших масс снега вызывает колебания другого тона, они похожи на сейсмические — порядка нескольких десятков герц. А движущаяся лавина «звучит» на частоте радиосигналов — около 1000 кГц. Значит, напряженное состояние снега на склоне, готовность его к движению, да и сам сход лавины можно уловить путем пеленгации, дистанционно. В Приэльбрусье при сходе лавин из свежевыпавшего снега было зафиксировано электромагнитное излучение с максимумом вблизи 103 Гц, а при лавинах из лежалого снега — 2,5•106Гц, Сигналы были очень устойчивы, их амплитуда на 2—3 порядка превышала уровень естественных шумов в том же диапазоне частот.

Лавины обладают огромной ударной силой. Они легко разносят в щепы деревянные дома, их лобового удара не выдерживают и бетонные здания, причем иногда бетон выкрошивается от удара, так что остается лишь металлический каркас некогда железобетонного сооружения. А если дом оказался очень прочным и лавина не может его разрушить, она выдавливает двери и окна и заполняет снегом нижний этаж, загоняя людей наверх. Для спасения от лавин очень важны каменные башни, которые исстари строили в Сванетии рядом с жилыми домами. В страшную зиму 1986/87 годов, когда все селения в Сванетии оказались под глубоким снегом и многие дома были полностью разрушены, ни одна из 320 сванских башен не пострадала. Поэтому представление о том, что башни в прошлом играли военную роль, были неприступными убежищами от набегов врагов, недостаточно. Они служили и как убежища от лавин в самые снежные годы. Ведь они действительно были «неприступны» для лавин.

Лавина не щадит ничего, что встречается на ее дороге. Она скручивает металлические мачты электропередачи, сбрасывает с дороги автомашины и трактора, превращает в груду металлолома паровозы и тепловозы. Она засыпает дороги слоем многометрового плотного, как лед, снега, который порой невозможно взять никакими механизмами. Она сносит сразу помногу гектаров леса, не выдерживают и столетние деревья.

Чтобы правильно проектировать противолавинные сооружения, надо измерить силу удара лавины. Но как это сделать, если лавина все сметает на своем пути? В первых измерениях удара, выполненных в нашей стране еще в 30-х годах, использовался буфер железнодорожного вагона с мощной пружиной. Он закреплялся на пути лавины, и величина сжатия пружины при ударе фиксировалась металлическим стержнем, который перемещался вместе с пружиной от удара, но обратно, подобно пружине, не возвращался. Тем самым он отмечал величину давления снега на пружину, которую выкапывали из-под снега после схода лавины. В 50-х годах такие измерители давления были установлены в разных лавиноопасных местах на Военно-Грузинской дороге. Они отметили давление лавин от 5 до 50 т/м2.

Теперь для подобных измерений применяют сложные приборы, позволяющие определить не только максимальное давление снега, но и его изменение в процессе удара. Выяснилось, что максимальная нагрузка на препятствие достигается через 10—30 мкс, а затем в течение первых 10 с она постепенно снижается. Но возникают и новые пики от удара снежных глыб, несущихся в лавине.

Гляциологический прогноз


Развитие Земли как планеты неразрывно связано с оледенением, Долгопериодические перераспределения водной массы между океаном и сушей, где она на столетия и тысячелетия аккумулируется в виде льда, приводят к неравномерности вращения нашей планеты. Исследования показали, что колебания скорости вращения Земли зависят от соотношения массы льда на континентах и воды в Мировом океане. Полученный результат дает ту же качественную картину, что и реальные гляциологические данные. По всей видимости, прослеживающаяся за последние 200 лет тенденция к замедлению вращения Земли объясняется деградацией в недалеком прошлом ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии. К такому же выводу приводит и направление векового движения Северного полюса нашей планеты за 1900—1975 годы. В среднем полюс смещается по меридиану 300°, что соответствует уменьшению льда в Антарктиде и Гренландии.

Как изменится оледенение Земли в будущем, зависит от естественного хода развития природы Земли, на который все большее влияние оказывает человек.

Ход температуры и ледовитости Центральной Арктики за последние 100 лет говорит о том, что изменение средней температуры зимы на 5° ведет к изменению объема льдов почти вдвое, а площадь ледяного покрова изменяется на 10—15 процентов, или на 1 млн. км2. За этот период количество льда в Северном Ледовитом океане было наибольшим в конце 1910-х годов, а наименьшим — в конце 1930-х. В современных условиях небольшие изменения климата могут приводить к значительным колебаниям объема льдов в Арктическом бассейне, причем равновероятны и сокращение, и разрастание ледяного покрова.

До сих пор нет однозначного ответа на вопрос, устойчив или неустойчив арктический ледяной покров, восстановится он или нет в случае своего разрушения естественным или искусственным путем. А проекты воздействия на льды Арктики в целях улучшения климата и создания лучших условий мореплавания выдвигались неоднократно. Предлагалось, например, уменьшить отражательную способность льдов с помощью особого вида водорослей, произрастающих на льду, и тем самым способствовать растаиванию ледяного покрова. В свое время со страниц печати не сходил проект строительства насосной станции в Беринговом проливе для перекачки воды из Северного Ледовитого океана в Тихий, что усилило бы приток теплой воды из Северной Атлантики в Арктику и тем самым убыстрило стаивание ледяного покрова.

Если бы были уничтожены арктические льды, то в районе полюса на уровне моря средняя температура воздуха в теплый период повысилась бы с -2 до 2°С, а в холодный с -29 до -3°С. Как видим, разница большая, но она находится недалеко от тех условий, при которых происходит льдообразование.

Появление льда в океане зависит главным образом от верхнего опресненного слоя морской воды. Поэтому при современной структуре поверхностных вод Северного Ледовитого океана однажды уничтоженные полярные льды очень быстро восстановятся в своих прежних размерах. Лишь при удалении опресненного слоя, что обеспечивает поток тепла из глубин океана к поверхности, создадутся условия, препятствующие восстановлению ледяного покрова.

Ныне ясно, что климатические условия на Земле связаны с морскими ледяными покровами, которые, в свою очередь, очень устойчивы к внешним воздействиям. Поэтому можно говорить об устойчивости современного климата, не способного измениться за короткое время даже при активных антропогенных воздействиях, таких, как изменение температуры воздуха вследствие парникового эффекта. Ледовый режим Северного Ледовитого океана может измениться только в том случае, если будет нарушен баланс пресных вод в океане.

Реферат подготовил В. Друянов.

Урок на тему «Плавление и отвердевание кристаллических веществ». 8-й класс.

Смена времени года… Огромный и прекрасный макромир. А что же происходит в это время в микромире? Какой главный фактор создает неповторимую красоту каждого времени года и влияет на их смену? Интересные факты из жизни, наблюдения и опыты, которые могут провести сами ученики. Что же может быть занимательнее и интереснее, чем познание мира как его познавали великие ученые до тебя?

Образцы кристаллов и аморфных веществ. Модели кристаллических решеток алмаза, меди, графита, железа, поваренной соли. Лед, вода в пробирках, калориметры, спиртовки, спички, свеча, соль в пробирках, термометры. Магнитная доска, тексты выводов. лакаты: извержение вулкана, схемы образования месторождений кристаллов (минералов). Фотоснимки природы в разное время года, сталактитов и сталагмитов, поэтические тексты, магнитофонные записи. Конверты с заданиями, карточки-задания (качественные задачи). I Но энергия поглощается… => она расходуется на разрушение порядка, т.е. на преодоление сил молекулярного притяжения – молекулярных связей (демонстрация кристаллической решетки – разрушение связей) => опотенциальная энергия молекул увеличивается. Иллюстрация с сайта:  http://school. xvatit.com/index.php?

Приборы, оборудование и материалы:

Вступительное слово учителя:

Поет зима – аукает,

Мохнатый лес баюкает

Стозвоном сосняка.

Кругом с тоской глубокою

Плывут в страну далекую

Седые облака.

Смена времени года… Огромный и прекрасный макромир. А что же происходит в это время в микромире? Какой главный фактор создает неповторимую красоту каждого времени года и влияет на их смену? (Конверт с заданием № 1. Обсуждение в группе).

Задание №1 (актуализация знаний)

– Какой главный фактор влияет на смену времен года?

– Какое вещество, изменяя свое состояние, преображает окружающую природу?

– Как изменяется энергетическое состояние этого вещества?

– Какую энергию называют внутренней?

– В каких состояниях может находиться вещество?

При котором из этих состояний внутренняя энергия имеет наименьшее значение?

Вывод (помещается на магнитной доске): Вещество может находиться в трех состояниях. Из них твердому состоянию соответствует наименьшее значение внутренней энергии.

Итак, мир твердых тел – это мир кристаллов и аморфных тел, мир порядка и беспорядка. Они едины в том, что обладают прочностью, твердостью, хрупкостью. Однако аморфные вещества текучи, и с течением времени не сохраняют форму. Частицы у них расположены хоть и достаточно плотно, но с нарушением порядка. А отсутствие порядка в расположении молекул (или атомов) не рождает красоты, которая присуща кристаллическим веществам (на плакатах – изображения кристаллов).

Удивительный мир кристаллов привлекает красотой и совершенством геометрических форм многогранников. Свет, отражаясь от граней, вызывает блеск и сверкание при малейшем повороте. Но правильность внешней огранки – необязательное свойство кристаллов.

Главное – то, что их внутреннее строение подчиняется строгим законам симметрии: атомы (или молекулы) расположены в строго определенном порядке. Для каждого вещества этот порядок свой. (Демонстрация моделей различных кристаллических решеток). Изменение порядка влечет изменение свойств вещества (пример – кристаллические решетки графита и алмаза).

Кристаллы делятся на моно- и поликристаллы. В каждом кристаллике поликристалла молекулы соблюдают строгий порядок расположения. (Работа с раздаточным материалом: рассмотреть с помощью линз строение поликристалла, выделив зрительно монокристаллы). Мы убедились, что порядок рождает красоту. Вспомним строки (на фоне музыки):

На окне, серебряном от инея,

За ночь хризантемы расцвели…

Красота морозных узоров на стеклах, красота снежинок…

Серебро, огни и блестки,

Целый мир из серебра,

В жемчугах горят березки

Черно-голые вчера.

Это область чьей-то грезы

Это призраки и сны!

Все предметы старой прозы

Волшебством озарены…

(В. Брюсов).

Еще в 1611 году было высказано предположение о том, что красота формы снежинок – следствие правильного упорядоченного расположения молекул. Знание законов упорядочения дает ключ к пониманию тайн жизни.

Где и как образуются кристаллы в природе?

Вот одна удивительная история. Восемьсот лет назад в Германии случилась трагедия: огромные глыбы завалили рудную жилу. Шахту пришлось забросить. Вспомнили о ней спустя 200 лет. Разобрали древний завал и под пластами рухнувших горных пород нашли… окаменевшего человека! Это был рудокоп, погребенный обвалом: тело его теперь состояло из сверкающих золотистых кристалликов железного колчедана – пирита. (Демонстрация пирита). Лучшие ученые того времени лишь качали головами, не зная, как объяснить происхождение этого чуда. Человек превратился в тяжелый рудный минерал! «Железный рудокоп»! Значит, рудные минералы растут?! И к тому же довольно быстро. С чего начинается их жизнь? И вообще, может ли жить и расти холодный мертвый камень?

(Последующее изложение идет на фоне музыки).

В непроглядной темноте пещер из трещин в каменном своде тысячи лет падают капли. В каждой капельке воды растворены частицы различных химических элементов и их солей. И слой за слоем зарождается на потолке пещеры каменная сосулька… Вначале тоненькая и хрупкая, она растет, тяжелеет. Это сталактит. (Демонстрация плаката, объемной модели).

А навстречу с пола пещеры поднимается это отражение – сталагмит, натек из капель на дне пещеры. Постепенно они сливаются в единую колонну. Цвет их зависит от химического состава – канареечно-желтый, оранжевый, красный, зеленый, снежно-белый.

Возникает фантастическое царство! Колонны сталактитов – в бахроме ледяных кристаллов: свисают с потолка невиданные цветы и листья, длинные ледяные иглы. И все это вспыхивает, сверкает и переливается в лучах падающего света факелов. В глубинах земли из перегретых рассолов растут кристаллы горного хрусталя, отлагаются руды различных металлов.

Люди научились создавать драгоценные кристаллы в лабораторных установках. Пример – фианиты, искусственные алмазы, самоцветы, не уступающие по красоте природным.

Правда, для этого потребовалось создать особые условия – огромные температуры, колоссальное давление…

Да, кристаллы рождаются и в естественной, и в искусственной среде.

А как они умирают?

Тают снежинки у нас на ладонях, «плачут» и исчезают сосульки… Но ведь лед – это тоже минерал, кристаллическое вещество, только очень легкоплавкое.

Вы знаете, что при нормальном атмосферном давлении лед не может существовать при t0 выше 00С – тает. А физики говорят «плавится», т.е. переходит из твердого состояния в жидкое.

Определение (помещается на магнитной доске): Температура, при которой кристаллическое вещество переходит из твердого состояния в жидкое, называется точкой плавления, а сам процесс – плавлением.

А сейчас закроем глаза, прислушаемся и постараемся прочувствовать эти строки (на фоне музыки):

Здесь у яра, в еловой чаще,

В ослепительной пойме реки,

Воздух, так ощутимо пьянящий,

Ручейкам развязал языки.

Зародившись на склоне

прогретом,

Ручейки одолели сугроб,

И теперь, вероятно, об этом

Спящей речке лопочут взахлеб.

(В. Горшков).

Думаю, теперь вы готовы к эксперименту «Весна на столе».

Задание №2 (в конверте).

Самостоятельно исследуйте процесс плавления льда и сделайте выводы по поставленным в задании вопросам.

1. Какое главное условие необходимо для процесса плавления льда (и вообще любого вещества)? Почему лед не сразу начал плавиться?

2. Как ведет себя лед (кристаллическое вещество) в процессе плавления: размягчаясь постепенно или одновременно существуя в двух состояниях – твердом и жидком?

3. Изменяется ли температура окружающей среды при плавлении льда?

4. Плавает ли кусок льда в воде? О чем это говорит? Как изменяется объем воды при замерзании?

Выводы (размещаются на магнитной доске, после того как их сделают учащиеся): 1) Процесс плавления требует притока энергии к плавящемуся веществу. 2) Плавление кристаллического вещества происходит при неизменной температуре, называемой точкой плавления.

После второго вывода – работа с учебником: ознакомление с таблицей температур плавления различных кристаллических веществ. Используя таблицу, дети решают задачи, обращаясь при этом к выводам на доске.

1. Что произойдет с ртутью, если вылить ее в жидкий азот?

2. Что произойдет со свинцом, если его бросить в жидкое олово, находящееся при t0 плавления?

3. Какова t0 лужи, в которой плавает лед?

4. В каком агрегатном состоянии при нормальном давлении и t0 = 10000С находятся золото, медь, алюминий, платина?

Задание №3 (практическое).

1. Всыпать соль в сосуд со льдом.

2. Пробирку с водой опустить в смесь льда и соли и размешивать до тех пор, пока в пробирке не начнет замерзать.

3. Опустить термометр в замерзающую воду и измерить t0 воды, начинающей замерзать (кристаллизоваться).

Вывод: Кристаллические вещества кристаллизуются при той же температуре, при которой плавятся.

На основании сделанных выводов построим график процессов, происходящих в калориметре. (Каждый этап детально объясняется).

1-й этап

Какой процесс наблюдается в самом начале, когда t0 льда -100С? Как этот процесс изобразить графически?

2-й этап

1. Что вы наблюдаете при достижении t0 = 00С?

2. Изменялась ли температура смеси в процессе плавления льда?

3. Как это изобразить графически?

3-й этап

1. Что будет происходить с водой, когда весь лед растает?

2. Как это изобразить на графике?

3. Будет ли эта прямая параллельна первой? Почему?

Ход рассуждений при решении проблемы

I шаг. Температура в процессе плавления не меняется => скорость молекул не меняется => их критическая энергия остается неизменной.

II шаг. Но энергия поглощается… => она расходуется на разрушение порядка, т.е. на преодоление сил молекулярного притяжения – молекулярных связей (демонстрация кристаллической решетки – разрушение связей) => опотенциальная энергия молекул увеличивается.

Вывод: Внутренняя энергия кристалла возрастает.

А теперь мысленно повернем течение времени обратно – пройдем путь по графику с конца. Вместо нагревания жидкости – остывание, вместо плавления – отвердевание (кристаллизация), а затем остывание вещества в твердом состоянии. Получили зеркальное симметричное отражение процесса (разворачивается график 2). И вместо весны мы вернулись в позднюю осень, когда на стеклах замерзают капли дождя…

Она жила и по стеклу текла.

И вдруг ее морозом оковало.

И неподвижной льдинкой капля стала.

И в мире поубавилось тепла.

Прав ли поэт? Унесла ли капелька с собой тепло, замерзая?

Обратимся ко второй части графика, построенной по законам симметрии относительно первой: если в процессах 1, 2, 3 энергия поглощалась (причем во 2-м – на разрушение порядка), то в процессах 4, 5, 6 – энергия выделяется! В пятой части графика за счет выделяющейся энергии при восстановлении порядка температура в процессе кристаллизации оставалась постоянной, несмотря на огромные потери энергии, излучаемой в пространство!

Вывод учащихся:

Капелька, замерзая и кристаллизуясь, не унесла, а отдала свое тепло. (На магнитной доске, на плоскости графика помещаются выводы и иллюстрации).

Общий вывод: При кристаллизации энергия выделяется (пример со снегопадом, с микроклиматом вблизи больших замерзающих водоемов).

Обобщение:

Итак, в нашем сегодняшнем путешествии в микромир и окружающий нас мир природы мы установили следующее факты… (Дети обращаются к результатам экспериментов, используют построенный график.)

I. Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном.

II. Существует температура, выше которой вещество не может находиться в твердом состоянии. У каждого вещества эта температура своя собственная – температура плавления (таблицы).

III. Кристаллизация происходит при той же температуре, что и плавление.

IV. Процесс плавления требует притока энергии к плавящемуся веществу, при этом внутренняя энергия возрастает (разрушение порядка).

V. Кристаллизация происходит с выделением энергии, так как внутренняя энергия уменьшается (восстановление порядка).

А теперь откроем конверты с заданиями и обсудим их решение в группе после самостоятельной проработки (у каждого вариант свой).

(Выборочно разбирается 2-3 задачи. Остальные – на дом).

Домашнее задание определяют по учебнику. Желающие могут написать сказку про молекулу вещества, изменяющего свое агрегатное состояние: «Жила-была молекула…»

Дополнительные вопросы:

Что объединяет красоту кристаллического вещества (агата) и красоту зимнего пейзажа с точки зрения поведения молекул и энергетического состояния вещества? Указать условия, при которых это очарование существует, что может его нарушить.

Одинаковые ли жизненные истории расскажут молекулы сталактитов и сталагмитов из пещер и молекулы скал из заповедника «Столбы»? Что расскажут молекулы скал? У кого из них «биография» богаче событиями? (При составлении истории жизни этих молекул пользоваться терминами физики и выводами, сделанными на уроке о процессах изменения агрегатных состояний вещества).

Какие, очень похожие истории из своей жизни, могут рассказать друг другу молекулы ледяных сосулек? (При этом использовать терминологию физики и выводы, сделанные на уроке).

Галина Трегубова, учитель физики санаторной школы-интерната №1, Ачинск, Красноярский край

строение, механические и физические свойства льда. Ледяной покров Гренландии

Многие из этих природных чудес удается увидеть только ученым, так как они находятся в холодных, малонаселенных областях нашей планеты.

Эта Синяя река — рай для любителей каякинга в Гренландии. Тающий Ледник Петермана заполняет низкорасположенные области идеально чистой голубой водой. Это явление происходит сезонно, заставляя реку изменить ее форму. Ярко-синий цвет присущ только ледниковой воде этих регионов.

Шпицберген, что означает «холодное побережье», является архипелагом в Арктике, составляющим самую северную часть Норвегии, а также Европы. Это место расположено приблизительно в 650 километрах к северу от континентальной Европы, на полпути между материком Норвегия и Северным полюсом. Несмотря на то, чтобы быть так близко к Северному полюсу, Шпицберген сравнительно теплый благодаря нагревающему эффекту Гольфстрима, который делает его пригодным для жилья. Фактически,

Шпицберген — самая северная постоянно населенная область на планете. Острова Шпицбергена покрывают общую площадь 62,050 кв. км, почти 60% которого покрыты ледниками, многие из которых выходят прямо в море. Гигантский ледник Бросвеллбрин, расположенный на Нордаустландет — втором по величине острове в архипелаге, растягивается на целых 200 километров. 20-метровые ледяные края этого ледника пересечены сотнями водопадов. Эти водопады могут быть замечены только в более теплых месяцах.

Кристальные пещеры

Эта пещера в леднике — результат ледникового таяния, когда дождь и талая вода на поверхности ледника направлены в потоки, которые входят в ледник через щели. Поток воды постепенно плавит отверстие, проделывая путь к более низким участкам, формируя длинные кристальные пещеры. Мелкие отложения в воде наряду придают потоку талой воды грязный цвет, в то время как вершина пещеры показывается темно-синим цветом.

Из-за быстрого движения ледника, приблизительно 1 м в день по неравному ландшафту, эта ледяная пещера превращается в своем конце в глубокую вертикальную щель. Это позволяет дневному свету входить в ледяную пещеру с обоих концов. Пещера доступна через 7-метровый вход на береговой линии. В конце она сужается к трудному узкому проходу, не более метра высотой. Ледяные пещеры находятся в нестабильных зонах и могут разрушиться в любое время.

В них безопасно войти только зимой, когда холодные температуры укрепляют лед. Несмотря на это, можно услышать постоянные звуки скрежета льда в пещере. Это происходит не потому, что все собирается разрушиться, а потому, что пещера перемещается наряду с самим ледником.

Каждый раз, когда ледник переместился на миллиметр, можно услышать чрезвычайно громкие звуки. Среди достопримечательностей Исландии пещеры пользуются особой популярностью.

Ледник Бриксдал

Ледник Бриксдалсбрин или Бриксдал — один из самых доступных и самых известных рукавов ледника Йостедальсбрин. Это место расположено в Норвегии и является частью Национального парка Йостедальсбрин. Ледник заканчивается в небольшом ледниковом озере, которое находится в 346 метрах над уровнем моря. Посетители со всего мира приезжают, чтобы увидеть красивый выход ледника Бриксдал, живописно расположенный среди водопадов и высоких пиков. С надлежащим оборудованием и опытными гидами, посетители могут насладиться абсолютно безопасной, но невероятно захватывающей экскурсией.

Каньон Берсдей

Каньон Берсдей, вырезанный талой водой, составляет 45 метров в глубину. Эта фотография была сделана в 2008 году. Вдоль края Ледяного Каньона Гренландии, линии на стене показывают стратиграфические слои льда и снега, установленного за эти годы. Черный слой в основании канала представляет из себя криоконит — порошкообразную раздутую пыль, которая депонирована и откладывается на снегу, ледниках или ледниковых покровах.

Ледник Слоновья Нога

Арктический Ледник Нога слона найден в северной Гренландии. Серая зона в низком возвышении на леднике выгравирована каналами талой воды, ясно отделенными от белой поверхностной зоны накопления выше. Нетрудно понять, откуда у этого ледника появилось такое название. Этот уникальный ледник расположен в удивительном географическом положении на северо-восточном побережье Гренландии.

Замороженная волна

Эта уникальная замороженная волна расположена в Антарктиде. Она была обнаружена американским ученым Тони Трэвоуиллоном в 2007. Эти фотографии на самом деле не показывают гигантскую волну, так или иначе замороженную в процессе. Формирование содержит синий лед, и это — убедительное свидетельство, что оно не было создано мгновенно из волны.

Синий лед создается путем сжатия пойманных в ловушку воздушных пузырей. Лед выглядит синим, потому что, когда свет проходит через слои, синий свет отражается назад, а красный свет поглощается. Таким образом, темно-синий цвет предполагает, что лед формировался медленно в течение долгого времени, а не мгновенно. Последующее таяние и перезамораживание за многие сезоны дали формированию гладкую, подобную волне внешность.

Полосатый айсберг

Чаще всего айсберги имеют синие и зеленые полосы, но могут быть коричневыми. Это явление часто происходит в южном Океане. Полосатые айсберги с многократными цветными полосами, включая желтый, коричневый цвет, довольно распространены в холодных водах по Антарктиде.

Цветные айсберги сформированы, когда большие куски льда отрываются от шельфового ледника и попадают в море. Поскольку ледники составлены из снега, падающего на Антарктиду в течение многих тысячелетий, лед составлен из пресной воды. Таким образом оказывается, что плавающий свежий лед взаимодействует с соленой водой. Морская вода находится в контакте с переохлажденным ледником, также замораживается, как будто покрывая его коркой.

Этот верхний слой льда, сформированного из морской воды, содержит органические вещества и полезные ископаемые. Подхваченные волнами и унесенные ветром, айсберги могут быть окрашены удивительными цветными полосами различных форм и структур. Айсберг кажется белым из-за крошечных пузырей, пойманных в ловушку во льду и рассеянного света. Синие участки созданы, когда трещина в ледяном щите заполняется талой водой, которая быстро замораживается.

В этом случае у пузырей нет времени, чтобы сформироваться. Когда вода богата морскими водорослями, полоса может быть окрашена в зеленый, а также в другой оттенок.

Ледяные башни

Сотни ледяных башен можно увидеть на вершине вулкана Эребус (3.800 м). Они выглядят, словно однодневная щетина на лице гиганта. Постоянно действующий вулкан, возможно, единственное место в Антарктиде, где огонь и лед встречаются, смешиваются и создают что-то уникальное. Башни могут достигать 20 метров высотой и выглядеть почти живыми, выпуская струи пара в южное полярное небо. Часть вулканического пара замораживается, откладываясь на внутреннюю часть башен, расширяясь и расширяя их.

Замерзший водопад

Фэнг — водопад, расположенный около города Вэйл в Колорадо. Огромный ледяной столб формируется из этого водопада только при исключительно холодных зимах, когда мороз создает ледяную колонку, вырастающую до 50 метров в высоту. Замерзший водопад Фэнг имеет основу, достигающую 8 метров в ширину.

Пенитентес

Пенитентес — удивительные ледяные шипы, сформированные естественным образом на равнинах в высотных областях диапазона Анд, на высоте свыше 4000 метров над уровнем моря. Эти ледяные шипы достигают переменных высот от нескольких сантиметров, до 5 метров, производя впечатление ледяного леса. Кончики их лезвий всегда указывают на солнце. они начинают медленно формироваться, когда лед плавиться с ранними солнечными лучами. Люди Анд приписали это явление быстрому ветру в этой области, который на самом деле является только частью процесса.

Согласно недавним научным наблюдениям солнечный свет, который падает на лед, подогревает его, кроме того, часть света поймана в ловушку во льду, что приводит к неравному таянию льда и те части льда, которые не таят, формируют статуи странной формы, известные как Пенитентес.

Кунгурская ледяная пещера, Россия

Кунгурская ледяная пещера – одна из самых больших пещер мира и самых удивительных чудес Урала, которая находится на окраине города Кунгур в Пермском крае. Считается, что пещере уже более 10 тысяч лет.

Ее общая длина достигает 5700 метров, внутри пещеры 48 гротов и 70 подземных озер, глубиной до 2-х метров. Температура внутри ледяной пещеры варьирует от -10 до -2 градусов по Цельсию.

Около −1,8 °C.

Оценка количества (густоты) морского льда даётся в баллах — от 0 (чистая вода) до 10 (сплошной лёд).

Свойства

Важнейшие свойства морского льда — пористость и солёность, определяющие его плотность (от 0,85 до 0,94 г/см³). Из-за малой плотности льда льдины возвышаются над поверхностью воды на 1 / 7 — 1 / 10 их толщины. Таяние морского льда начинается при температуре выше −2,3 °C. По сравнению с пресноводным он труднее поддаётся раздроблению на части и более эластичен .

Солёность

Плотность

Морской лёд является сложным физическим телом, состоящим из кристаллов пресного льда, рассола, пузырьков воздуха и различных примесей. Соотношение составляющих зависит от условий льдообразования и последующих ледовых процессов и влияет на среднюю плотность льда. Так, наличие пузырьков воздуха (пористость ) значительно уменьшает плотность льда. Солёность льда оказывает на плотность меньшее воздействие, чем пористость. При солёности льда 2 промилле и нулевой пористости плотность льда составляет 922 килограмма на кубический метр , а при пористости 6 процентов понижается до 867. В то же время при нулевой пористости увеличение солёности с 2 до 6 промилле приводит к увеличению плотности льда только с 922 до 928 килограммов на кубический метр .

Теплофизические свойства

Оттенки цвета морского льда в больших массивах варьируют от белого до коричневого.

Белый лёд образуется из снега и имеет много пузырьков воздуха или ячеек с рассолом.

Молодой морской лёд зернистой структуры со значительным количеством воздуха и рассола часто имеет зелёный цвет.

Многолетние торосистые льды, из которых выдавлены примеси, и молодые льды, которые замерзали в спокойных условиях, часто имеют голубой или синий цвет. Голубым также бывает глетчерный лёд и айсберги . В голубом льду чётко видна игольчатая структура кристаллов .

Коричневый или желтоватый лёд имеет речной или прибрежный генезис, в нём имеются примеси глины или гуминовых кислот .

Начальные виды льда (ледяное сало, шуга) имеют тёмно-серый цвет, иногда со стальным оттенком. С увеличением толщины льда его цвет становится светлее, постепенно переходя в белый. При таянии тонкие льдинки снова становятся серыми.

В случае, если лёд содержит большое количество минеральных или органических примесей (планктон , эоловые взвеси, бактерии), его цвет может меняться на красный, розовый, жёлтый , вплоть до чёрного .

В связи со свойством льда задерживать длинноволновую радиацию, он способен создавать парниковый эффект, что приводит к нагреванию находящейся под ним воды.

Механические свойства

Под механическими свойствами льда понимают его способность противостоять деформациям .

Типичные виды деформации льда: растяжение, сжатие , сдвиг , изгиб . Выделяют три стадии деформации льда: упругая , упруго-пластическая , стадия разрушения. Учёт механических свойств льда важен при определении оптимального курса ледоколов , а также при размещении на льдинах грузов, полярных станций , при расчёте прочности корпуса судна .

Условия образования

При образовании морского льда между целиком пресными кристаллами льда оказываются мелкие капли солёной воды, которые постепенно стекают вниз. Температура замерзания и температура наибольшей плотности морской воды зависит от её солёности. Морская вода, солёность которой ниже 24,695 промилле (так называемая солоноватая вода), при охлаждении сначала достигает наибольшей плотности , как и пресная вода , а при дальнейшем охлаждении и отсутствии перемешивания быстро достигает температуры замерзания. Если солёность воды выше 24,695 промилле (солёная вода), она охлаждается до температуры замерзания при постоянном увеличении плотности с непрерывным перемешиванием (обменом между верхними холодными и нижними более тёплыми слоями воды), что не создаёт условий для быстрого выхолаживания и замерзания воды, то есть при одинаковых погодных условиях солёная океаническая вода замерзает позже солоноватой.

Классификации

Морской лёд по своему местоположению и подвижности разделяется на три типа:

  • плавучие (дрейфующие) льды,

По стадиям развития льда выделяют несколько так называемых начальных видов льда (в порядке времени образования):

  • внутриводный (в том числе донный или якорный), образующийся на некоторой глубине и находящихся в воде предметах в условиях турбулентного перемешивания воды.

Дальнейшие по времени образования виды льда — ниласовые льды :

  • нилас, образующийся при спокойной поверхности моря из сала и снежуры (тёмный нилас до 5 см толщиной, светлый нилас до 10 см толщиной) — тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на воде или зыби и образующая при сжатии зубчатые наслоения;
  • склянки, образующиеся в распреснённой воде при спокойном море (в основном, в заливах , около устьев рек) — хрупкая блестящая корка льда, которая легко ломается под действием волны и ветра;
  • блинчатый лёд, образующийся при слабом волнении из ледяного сала, снежуры или шуги или вследствие разлома в результате волнения склянки, ниласа или так называемого молодого льда. Представляет собой пластины льда округлой формы от 30 см до 3 м в диаметре и толщиной 10-15 см с приподнятыми краями из-за обтирания и ударов льдин .

Дальнейшей стадией развития льдообразования являются молодые льды , которые подразделяются на серый (толщина 10-15 см) и серо-белый (толщиной 15-30 см) лёд.

Морской лёд, развивающийся из молодого льда и имеющий возраст не более одного зимнего периода, называется однолетним льдом . Этот однолетний лёд может быть:

  • тонким однолетним льдом — белый лёд толщиной 30-70 см,
  • средней толщины — 70-120 см,
  • толстым однолетним льдом — толщиной более 120 см.

Если морской лёд подвергался таянию хотя бы в течение одного года, он относится к старым льдам . Старые льды подразделяются на:

  • остаточный однолетний — не растаявший летом лёд, находящийся вновь в стадии замерзания,
  • двухлетний — просуществовавший более одного года (толщина достигает 2 м),
  • многолетний — старый лёд толщиной 3 м и более, переживший таяние не менее двух лет. Поверхность такого льда покрыта многочисленными неровностями, буграми, образовавшимися в результате неоднократного таяния. Нижняя поверхность многолетних льдов также отличается большой неровностью и разнообразием формы.

Толщина многолетних льдов в

Лёд — минерал с хим. формулой H 2 O , представляет собой воду в кристаллическом состоянии.
Химический состав льда: Н — 11,2%, О — 88,8%. Иногда содержит газообразные и твердые механические примеси.
В природе лёд представлен, главным образом, одной из нескольких кристаллических модификаций, устойчивой в интервале температур от 0 до 80°C, имеющей точку плавления 0°С. Известны 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лёд. Наиболее изученным является лёд 1-й модификации — единственная модификация, обнаруженная в природе. Лёд встречается в природе в виде собственно льда (материкового, плавающего, подземного и др.), а также в виде снега, инея и т.д.

Смотрите так же:

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура льда похожа на структуру : каждая молекула Н 2 0 окружена четырьмя ближайшими к ней молекулами, находящимися на одинаковых расстояниях от нее, равных 2,76Α и размещенных в вершинах правильного тетраэдра. В связи с низким координационным числом структура льда является ажурной, что влияет на его плотность (0,917). Лед имеет гексагональную пространственную решётку и образуется путём замерзания воды при 0°С и атмосферном давлении. Решётка всех кристаллических модификаций льда имеет тетраэдрическое строение. Параметры элементарной ячейки льда (при t 0°С): а=0,45446 нм, с=0,73670 нм (с — удвоенное расстояние между смежными основными плоскостями). При понижении температуры они меняются крайне незначительно. Молекулы Н 2 0 в решётке льда связаны между собой водородными связями. Подвижность атомов водорода в решётке льда значительно выше подвижности атомов кислорода, благодаря чему молекулы меняют своих соседей. При наличии значительных колебательных и вращательных движений молекул в решётке льда возникают трансляционные соскоки молекул из узла пространственной их связи с нарушением дальнейшей упорядоченности и образованием дислокаций. Этим объясняется проявление у льда специфических реологических свойств, характеризующих зависимость между необратимыми деформациями (течением) льда и вызвавшими их напряжениями (пластичность, вязкость, предел текучести, ползучесть и др.). В силу этих обстоятельств ледники текут аналогично сильно вязким жидкостям, и, таким образом, природные льды активно участвуют в круговороте воды на Земле. Кристаллы льда имеют относительно крупные размеры (поперечный размер от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров). Они характеризуются анизотропией коэффициента вязкости, величина которого может меняться на несколько порядков. Кристаллы способны к переориентации под действием нагрузок, что влияет на их метаморфизацию и скорости течения ледников.

СВОЙСТВА

Лёд бесцветен. В больших скоплениях он приобретает синеватый оттенок. Блеск стеклянный. Прозрачный. Спайности не имеет. Твердость 1,5. Хрупкий. Оптически положительный, показатель преломления очень низкий (n = 1,310, nm = 1,309). В природе известны 14 модификаций льда. Правда, все, кроме привычного нам льда, кристаллизующего в гексагональной сингонии и обозначающегося как лёд I , образуются в условиях экзотических — при очень низких температурах (порядка -110150 0С) и высоких давлениях, когда углы водородных связей в молекуле воды изменяются и образуются системы, отличные от гексагональной. Такие условия напоминают космические и не встречаются на Земле. Например, при температуре ниже –110 °С водяные пары выпадают на металлической пластине в виде октаэдров и кубиков размером в несколько нанометров — это так называемый кубический лед. Если температура чуть выше –110 °С, а концентрация пара очень мала, на пластине формируется слой исключительно плотного аморфного льда.

МОРФОЛОГИЯ

В природе лёд — очень распространенный минерал. В земной коре существует несколько разновидностей льда: речной, озёрный, морской, грунтовый, фирновый и глетчерный. Чаще он образует агрегатные скопления мелкокристаллических зерен. Известны также кристаллические образования льда, возникающие сублимационным путем, т. е. непосредственно из парообразного состояния. В этих случаях лед имеет вид скелетных кристаллов (снежинки) и агрегатов скелетного и дендритного роста (пещерный лёд, изморозь, иней и узоры на стекле). Крупные хорошо огранённые кристаллы встречаются, но очень редко. Н. Н. Стуловым описаны кристаллы льда северо-восточной части России, встреченные на глубине 55-60 м. от поверхности, имеющие изометрический и столбчатый облик, причем длина наибольшего кристалла равнялась 60 см., а диаметр его основания — 15 см. Из простых форм на кристаллах льда выявлены только грани гексагональной призмы (1120), гексагональной бипирамиды (1121) и пинакоида (0001).
Ледяные сталактиты, называемые в просторечии «сосульки», знакомы каждому. При перепадах температур около 0° в осенне-зимние сезоны они растут повсеместно на поверхности Земли при медленном замерзании (кристаллизации) стекающей и капающей воды. Они обычны также в ледяных пещерах.
Ледяные забереги представляют собой полосы ледяного покрова из льда, кристаллизующегося на границе вода-воздух вдоль краёв водоёмов и окаймляющие края луж, берега рек, озёр, прудов, водохранилищ, и тп. при незамерзающей остальной части водного пространства. При их полном срастании на поверхности водоёма образуется сплошной ледяной покров.
Лёд образует также параллельно-шестоватые агрегаты в виде волокнистых прожилков в пористых грунтах, а на их поверхности — ледяные антолиты.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Лёд образуется в основном в водных бассейнах при понижении температуры воздуха. На поверхности воды при этом появляется ледяная каша, сложенная из иголочек льда. Снизу на неё нарастают длинные кристаллики льда, у которых оси симметрии шестого порядка размещаются перпендикулярно к поверхности корочки. Соотношения между кристаллами льда при разных условиях образования показаны на рис. Лед распространен всюду, где имеется влага и где температура опускается ниже 0° С. В некоторых районах грунтовый лед оттаивает только на незначительную глубину, ниже которой начинается вечная мерзлота. Это так называемые районы вечной мерзлоты; в областях распространения многолетнемерзлых пород в верхних слоях земной коры встречаются так называемые подземные льды, среди которых различают современный и ископаемый подземный лёд. Не менее 10% всей площади суши Земли покрывают ледники, слагающая их монолитная ледяная порода носит название ледниковый лёд. Ледниковый лёд образуется в основном из скопления снега в результате его уплотнения и преобразования. Ледниковый покров занимает около 75% площади Гренландии и почти всю Антарктиду; самая большая мощность ледников (4330 м.) – установлена близ станции Бэрд (Антарктида). В центральной Гренландии толщина льда достигает 3200 м.
Месторождения льда общеизвестны. В местностях с холодной долгой зимой и коротким летом, а также в высокогорных районах образуются ледяные пещеры со сталактитами и сталагмитами, среди которых наиболее интересными являются Кунгурская в Пермской области Приуралья, а также пещера Добшине в Словакии.
В результате замерзания морской воды образуется морской лёд. Характерными свойствами морского льда являются солёность и пористость, которые определяют диапазон его плотности от 0,85 до 0,94 г/см 3 . Из-за такой малой плотности льдины возвышаются над поверхностью воды на 1/7-1/10 своей толщины. Морской лёд начинает таять при температуре выше -2,3° С; он более эластичен и труднее поддается раздроблению на части, чем лёд пресноводный.

ПРИМЕНЕНИЕ

В конце 1980-х годов лаборатория Аргонн разработала технологию изготовления ледяной гидросмеси (Ice Slurry), способной свободно течь по трубам различного диаметра, не собираясь в ледяные наросты, не слипаясь и не забивая системы охлаждения. Солёная водяная суспензия состояла из множества очень мелких ледяных кристалликов округлой формы. Благодаря этому сохраняется подвижность воды и, одновременно, с точки зрения теплотехники она представляет собой лёд, который в 5-7 раз эффективнее простой холодной воды в системах охлаждения зданий. Кроме того, такие смеси перспективны для медицины. Опыты на животных показали, что микрокристаллы смеси льда прекрасно проходят в довольно мелкие кровеносные сосуды и не повреждают клетки. «Ледяная кровь» удлиняет время, в течение которого можно спасти пострадавшего. Скажем, при остановке сердца это время удлиняется, по осторожным оценкам, с 10-15 до 30-45 минут.
Использование льда в качестве конструкционного материала широко распространено в приполярных регионах для строительства жилищ — иглу. Лёд входит в состав предложенного Д. Пайком материала Пайкерит, из которого предлагалось сделать самый большой в мире авианосец.

Лед (англ. Ice) — H 2 O

КЛАССИФИКАЦИЯ

Strunz (8-ое издание) 4/A.01-10
Nickel-Strunz (10-ое издание) 4.AA.05
Dana (8-ое издание) 4.1.2.1
Hey’s CIM Ref. 7.1.1
.

Лед снабжает планету огромным объемом пресной воды и сдерживает глобальный уровень воды в мировом океане от катастрофического повышения.

Кроме этого, лёд содержит полезную информацию о прошлом нашей планеты, а также рассказывает о будущем климата на Земле.

Вот самые интересные факты про лёд на Земле и за ее пределами:


Названия льда

1. У льда есть множество разных названий.

Только у морского льда есть несколько названий, не говоря уже про лед в Арктике и Антарктике. Мелкобитый лёд, внутриводный лёд, нилас, и блинчатый лёд — это лишь часть того, что можно найти в Арктике и Антарктиде.

Если вы будете проплывать около северного или южного полюса, то вам лучше знать, где айсберг, а где подошва припая (лед, скреплённый с берегом или дном), в чем разница между подторосом и торосом, и между плавучей льдиной и флобергом (плавучая гора).

Но если вам кажется, что этих слов вам более, чем достаточно, то вы удивитесь, узнав, что народ Аляски инупиаты имеют 100 различных названии льда, что логично для народа, который живет в холодных местах.

Ледяной дождь

2. Ледяной дождь происходит, когда снег проходит сквозь теплые и холодные слои атмосферы.


Ледяной дождь может быть смертельно опасным. Вот как он возникает: снег входит в теплый слой атмосферы и тает, превращаясь в капли дождя, потом проходит через холодный слой воздуха. Капли дождя не успевают замерзнуть, проходя этот холодный слой, но когда они сталкиваются с холодной поверхностью, эти капли моментально превращаются в лёд.

В результате на дорогах образуется толстый слой льда, и всё вокруг превращается в ледяной каток. Лёд также скапливается на электропроводах, что может привести к их обрыву. Лёд, скопившийся на ветках, может их обломать, что очень опасно для людей.

Сегодня существуют лаборатории, в которых учёные пытаются предсказать, где и как этот дождь может нанести удар. Одна из таких лабораторий находится в Нью-Гэмпшире, где учёные создают симуляции ледяных дождей.

Сухой лёд

3. Сухой лёд не состоит из воды.


На самом деле это замороженный диоксид углерода, который может изменять своё состояние от твердого до газообразного при комнатной температуре и атмосферном давлении, минуя жидкую фазу. Сухой лёд довольно полезен для поддержания холода в некоторых товарах, так как он замерзает при температуре — 78,5 градусов по Цельсию.

Изобретение холодильника

4. Лёд помог людям изобрести холодильник.


Тысячи лет назад люди уже использовали лёд для сохранения свежести продуктов. В 1800-х годах люди вырезали кубы льда из замерзших озер, привозили их и хранили в специальных изолированных помещения и погребах. К концу 19-го века люди использовали бытовые ящики со льдом для продуктов, которые позже превратились в холодильники.

Лёд не только упростил жизнь отдельным домам, но и сыграл ключевую роль в массовом производстве и распространении мяса и других скоропортящихся продуктов. Это всё в итоге привело к урбанизации и развитию множества других сфер промышленности.


К концу века загрязнение окружающей среды и горы мусора, выброшенные в сточные воды, привели к загрязнению множества естественных запасов льда. Эта проблема привела к разработке современного электрического холодильника. Самый первый коммерчески успешный холодильник был выпущен в 1927 году в США.

Ледяной покров Гренландии

5. Ледяной покров Гренландии содержит 10% мирового ледникового льда на планете, и он быстро тает.


Данный ледяной покров представляет собой вторую в мире ледяную массу после Антарктического ледяного покрова, и содержит достаточно воды, чтобы поднять уровень мирового океана минимум на 6 метров. Если же на Земле растает каждый ледник и ледниковый покров, то уровень воды повысится более, чем на 80 метров.

Согласно исследованию, опубликованному в 2016 году в журнале Nature Climate Change, каждую секунду ледяной покров Гренландии теряет 8 000 тонн. Ученные уже несколько лет исследуют этот ледяной покров, чтобы лучше понять, как он реагирует на изменение климата на Земле.

Айсберги и ледники

6. Айсберги и ледники бывают не только белыми.


Белый свет состоит из множества цветов, и каждый имеет свою длину волны. По мере того, как снег накапливается на айсберге, пузырьки воздуха в снегу сжимаются, и в лёд проникает света больше, чем отражается от пузырьков и маленьких кристаллов льда.

Именно здесь весь фокус: цвета с более длинными волнами, такие как красный и жёлтый, поглощаются льдом, в то время как цвета с более короткой длиной волны, такие как синий и зелёный, отражают свет. Поэтому айсберги и ледники имеют синевато-зеленоватый оттенок.

Ледниковые периоды на Земле

7. На Земле было множество ледниковых периодов.


Часто когда мы слышим о ледниковом периоде, мы представляем себе только один такой период. На самом деле, еще до нас на планете было несколько ледниковых периодов, и все они были очень суровыми. Учёные предполагают, что в какие-то периоды времени наша планета была полностью заморожена, и учёные называют эту гипотезу «Земля-снежок».


Существуют предположения, что некоторые ледниковые периоды являлись результатом эволюции новых форм жизни — растений, а также и одноклеточных и многоклеточных организмов – которые способствовали изменению концентрации кислорода и углекислого газа в атмосфере настолько, что это привело к изменению парникового эффекта.

Земля продолжит проходить циклы теплых и холодных периодов. Однако на данном этапе, учёные предсказывают, что в последующие 100 лет, темпы потепления будут как минимум в 20 раз превышать темпы предыдущих периодов потепления.

Пресная вода на Земле

8. Более 2/3 запасов пресной воды на Земле хранится в ледниках.


Тающие ледники приведут не только к повышению уровня мирового океана, но и приведут к существенному снижению уровня запасов пресной воды и её качества. Кроме этого таяние ледников приведет к проблеме энергоснабжения, так как многие гидроэлектростанции не смогут работать должным образом — из-за таяния многие реки поменяют свои русла. В некоторых регионах, таких как Южная Америка и Гималаи эти проблемы уже ощущаются.

Планеты льда

9. Лёд есть не только на Земле.


Вода состоит из водорода и кислорода, а этих элементов достаточно в нашей Солнечной системе. В зависимости от их близости к Солнцу разные планеты в нашей Солнечной системе имеют разные объемы воды. Например, Юпитер и Сатурн находятся далеко от Солнца, и на их спутниках намного больше воды, чем на Земле, Марсе и Меркурии, где из-за высоких температур, водороду и кислороду сложнее создавать молекулы воды.


Европа — спутник Юпитера

У дальних планет есть несколько замороженных спутников, один из которых называется Европа – 6-й спутник Юпитера. Этот спутник покрыт несколькими слоями льда, общая толщина которых составляет несколько километров. На поверхности Европы были обнаружены трещины и волнистости, которые, вероятно, были образованы волнами подводного океана.


Энцелад — Спутник Сатурна

Большие запасы воды на спутнике Европа позволили учёным предположить, что на нём может быть жизнь.

Ледяные вулканы (криовулканы)

10. Есть такая вещь, как ледяной вулкан (криовулкан)


Энцелад, один из спутников Сатурна, может похвастаться одной очень интересной особенностью. Территория его северного полюса содержит криовулканы – экзотический тип гейзеров, который извергают лёд вместо лавы.


Это происходит, когда лёд, находящий глубоко под поверхностью нагревается и превращается в пар, после чего он извергается в холодную атмосферу спутника в виде частиц льда.


Жизнь на Марсе

11. Лёд на Марсе может помочь узнать о жизни на Красной планете.


Согласно информации со спутников, на Марсе есть лёд (как сухой, так и в виде замороженной воды). Этот лёд находится в полярных шапках Красной планеты и в областях вечной мерзлоты.


Запасы льда на Марсе могут дать ответ на вопрос, которой уже много лет обсуждают — может ли на Марсе поддерживаться жизнь.

В будущих миссиях на Марс учёные постараются узнать, могут ли запасы воды, которая возможно появляется из подземных ледников, содержать жизнь.

Замороженная мумия человека

12. Наиболее сохранившиеся мумии были заморожены.


Ла Донцелла

От Анд до Альп, замороженные останки людей позволяют ученым всё больше узнавать о том, как люди жили сотни и тысячи лет назад. Одни из наиболее сохранившихся останков принадлежат 15-летнему подростку из племени инков, которого назвали Ла Донцелла (La Doncella) или Дева.

Предположительно девушку принесли в жертву около 500 лет назад, на вершине вулкана Льюльяйльяко, что находится в Аргентине. Девушку нашли вместе с другими детьми. Предполагается, что она умерла от переохлаждения.


Эци

Еще одна замороженная мумия — Эци — принадлежит эпохе халколита. Эту ледяную мумию человека нашли в 1991 году в Эцтальских Альпах около границы Австрии с Италией. Предположительно мумии — 5 300 лет.

, кал/г

0,51 (0°C)

79,69

677

Сильно уменьшается с понижением температуры

Коэффициент термического расширения, 1/°C

9,1·10 -5 (0°C)

Теплопроводность, кал/ ( см сек ··°C)

4,99·10 -3

Показатель преломления:

Для обыкновенного луча

Для необыкновенного луча

1,309 (-3°C)

1,3104 (-3°C)

Удельная электрическая проводимость, ом -1 ·см -1

10 -9 (0°C)

Кажущаяся энергия активации 11 ккал/моль

Поверхностная электропроводность, ом -1

10 -10 (-11°C)

Кажущаяся энергия активации 32 ккал/моль

Модуль Юнга, дин/см

9·10 10 (-5°C)

Поликристаллич. лёд

Сопротивление, Мн/м 2 :

Раздавливанию

Разрыву

Срезу

2,5

1,11

0,57

Поликристаллический лёд

Поликристаллический лёд

Поликристаллический лёд

Средняя эффективная вязкость , пз

10 14

Поликристаллический лёд

Показатель степени степенного закона течения

Энергия активации при деформировании и механической релаксации , ккал/моль

11,44-21,3

Линейно растет на 0,0361 ккал/ ( моль ·°C) от 0 до 273,16 К

Примечание. 1 кал/(г × °С)=4,186 кджl ( kг (К) ; 1 ом -1 × см -1 =100 сим /м; 1 дин/см =10 -3 н/м; 1 кал/ ( см ( сек × °С)=418,68 вт/ ( м (К) ; 1 пз= 10 -1 н ( сек/м 2 .

Табл. 2. — Количество, распространение и время жизни льда 1

Площадь распространения

Средняя концен
трация, г/см 2

Скорость прироста массы, г/год

Среднее время жизни, год

Подземный лёд

Морской лёд

Снежный покров

Айсберги

Атмосферный лёд

В связи с широким распространением воды и льда на земной поверхности резкое отличие части свойств льда от свойств др. веществ играет важную роль в природных процессах. Вследствие меньшей, чем у воды , плотности лёд образует на поверхности воды плавучий покров, предохраняющий реки и водоёмы от промерзания до дна. Зависимость между установившейся скоростью течения и напряжением у поликристаллического льда гиперболическая; при приближённом описании её степенным уравнением показатель степени увеличивается по мере роста напряжения; кроме того, скорость течения прямо пропорциональна энергии активации и обратно пропорциональна абсолютной температуре , так что с понижением температуры лёд приближается к абсолютно твёрдому телу. В среднем при близкой к таянию температуре текучесть льда в 10 6 раз выше, чем у горных пород . Благодаря текучести лёд не накопляется беспредельно, а стекает с тех частей земной поверхности, где его выпадает больше, чем стаивает (см. Ледники). Вследствие очень высокой отражательной способности льда (0,45) и особенно снега (до 0,95) покрытая ими площадь — в среднем за год около 72 млн. км 2 в высоких и средних широтах обоих полушарий — получает солнечного тепла на 65% меньше нормы и является мощным источником охлаждения земной поверхности, чем в значительной мере обусловлена современная широтная климатическая зональность. Летом в полярных областях солнечная радиация больше, чем в экваториальном поясе, тем не менее температура остаётся низкой, т. к. значительная часть поглощаемого тепла затрачивается на таяние льда, имеющего очень высокую теплоту таяния.

Льды II, III и V длительное время сохраняются при атмосферном давлении , если температура не превышает -170°С. При нагревании приблизительно до -150°С они превращаются в кубический лёд (лёд Ic), не показанный на диаграмме, т. к. неизвестно, является ли он стабильной фазой. Др. способ получения льда Ic — конденсация водяных паров на охлажденную до -120°С подложку. При конденсации паров на более холодной подложке образуется аморфный лёд. Обе эти формы льда могут самопроизвольно переходить в гексагональный лёд I, причём тем скорее, чем выше температура .

Лёд IV является метастабильной фазой в зоне устойчивости льда V. Ллёд IV легче образуется, а возможно и стабилен, если давлению подвергается тяжёлая вода . Кривая плавления льда VII исследована до давления 20 Гн/м 2 (200 тыс. кгс/см 2). При этом давлении лёд VII плавится при температуре 400°С. Лёд VIII является низкотемпературной упорядоченной формой льда VII. Лёд IX — метастабильная фаза, возникающая при переохлаждении льда III и по существу представляющая собой низкотемпературную его форму. Вообще явления переохлаждения и метастабильные равновесия очень характерны для фаз, образуемых водой . Некоторые из линий метастабильных равновесий обозначены на диаграмме пунктиром.

Рис. 2. Схема структуры льда I (показаны атомы кислорода и направления водородных связей) в двух проекциях.

Тающий лед: в чем дело? | Окружающая среда | Все темы от изменения климата до сохранения | DW

Таяние полярных льдов часто изображалось в массовой культуре как Армагеддон, вызвавший цунами. В фильме-катастрофе 2004 года Послезавтра потепление Гольфстрима и течения в Северной Атлантике вызывают быстрое таяние полярных вод. В результате образовалась огромная стена из океанской воды, которая затопила Нью-Йорк и за его пределами, убивая при этом миллионы людей. И, как недавний полярный вихрь в Северном полушарии, ледяной воздух затем устремляется с полюсов, чтобы вызвать новый ледниковый период.

Предпосылка явно смешная. Либо это? Быстрое отступление ледников на Аляске в 2015 году действительно вызвало огромный оползень и мега цунами, которые достигли высоты почти 200 метров (650 футов), когда они ударились о берег. Мало кто знал или заботился, потому что это, к счастью, произошло на краю Земли, где никто не жил.

Многие из нас могут поверить в то, что разрушение триллионов тонн льда из-за глобального потепления не окажет прямого воздействия на нас. Мы полагаем, что если мы не живем на маленьком острове в Тихом океане или не имеем дома на пляже, это не наша проблема.

  • Судьба ледников по всему миру

    Смерть ледника

    В воскресенье Исландия отдала дань уважения своему ледниковому покрову Окйокудль, устроив похороны первого ледника, потерянного из-за изменения климата. В 2014 году Окйокудль, сокращенно известный как «Ок», утратил свой статус ледника. На воскресной церемонии скорбящие открыли мемориальную доску, на которой было объявлено, что все основные ледники страны в ближайшие 200 лет пойдут по тому же пути.

  • Судьба ледников по всему миру

    Антарктида: огромный ледник, огромный риск

    Считается, что ледник Туэйтс, часть ледникового покрова Западной Антарктики, представляет наибольшую опасность для повышения уровня моря в будущем.Если он рухнет и впадет в море, это может вызвать повышение уровня моря на 50 см, как было обнаружено ранее в этом году исследованием, финансируемым НАСА. В Антарктиде льда в 50 раз больше, чем во всех горных ледниках мира вместе взятых.

  • Судьба ледников по всему миру

    Таяние красоты Патагонии

    Серый ледник Чили находится в Патагонских ледяных полях, которые составляют самую большую площадь льда в южном полушарии за пределами Антарктиды. Исследователи внимательно следят за таянием в регионе, так как это может помочь им понять, как другие ледники, например, в Антарктиде и Гренландии, могут выглядеть в более теплом климате в будущем.

  • Судьба ледников по всему миру

    Альпийский лед на лето

    Ледник Роны в Швейцарии является истоком реки Роны. В течение нескольких лет ученые летом покрывали его лед устойчивыми к ультрафиолетовому излучению белыми одеялами, пытаясь замедлить таяние. Исследователи говорят, что потепление климата может уничтожить две трети льда в альпийских ледниках к концу этого столетия.

  • Судьба ледников по всему миру

    Новая Зеландия: от похода до вертолета

    Ледник Франца-Иосифа на Южном острове Новой Зеландии — популярное туристическое направление.Раньше ледник следовал циклической схеме наступления и отступления. Но с 2008 года Франц Иосиф стремительно сокращается. Раньше гиды могли проводить туристов прямо к леднику пешком. Теперь единственный способ добраться туда — это прилететь на вертолете.

  • Судьба ледников по всему миру

    Исчезновение африканского льда

    Ледники на горе Килиманджаро также находятся под угрозой. Еще в 2012 году исследователи, поддерживаемые НАСА, подсчитали, что то, что осталось от льда на самой высокой горе Африки, исчезнет к 2020 году.Килиманджаро является главной достопримечательностью Танзании и важнейшим источником доходов в стране, где большинство людей живут за чертой бедности.

  • Судьба ледников по всему миру

    Опасное таяние

    Американский штат Аляска является домом для тысяч ледников. Исследование 2019 года показало, что некоторые из них тают в 100 раз быстрее, чем предполагали ученые ранее. Ранее в этом месяце двое немцев и австриец были найдены мертвыми после катания на каяках по озеру Вальдез.Официальные лица говорят, что туристов, скорее всего, убило падение ледникового льда.

  • Судьба ледников по всему миру

    Якобсхавн в Гренландии: роста недостаточно

    Якобсхавен, крупнейший ледник Гренландии, на самом деле растет, как показало исследование НАСА в начале этого года. Но хотя один край ледника немного утолщился с 2016 года, общий ледяной щит все еще быстро тает, что намного превышает его расширение. Ученые полагают, что рост произошел из-за притока необычно холодной воды из Северной Атлантики, но они ожидают, что более теплые воды скоро вернутся.

    Автор: Лаведей Райт


Или это так?

Это сложно.

Хотя это правда, что ледники, ледяные шапки и ледяные щиты, покрывающие 10% суши Земли, в основном находятся в глуши, их быстрое разрушение имеет каскадный эффект.

Подумайте, как вся дополнительная пресная вода в океане снижает уровень соли. И как это нарушает баланс Гольфстрима, одного из самых важных океанских течений в мире.Результатом являются экстремальные климатические явления, особенно тропические штормы и ураганы в таких местах, как Мексиканский залив, а также более частые наводнения и засухи по обе стороны Атлантики. Для многих это будет отстой.

Чтобы представить это таяние в контексте, скорость отступления ледникового покрова с 1990-х годов увеличилась почти на 60%. Это чистая потеря льда в 28 триллионов тонн в период с 1994 по 2017 год. На эпический ледяной щит Антарктиды, крупнейший в мире, и на горные ледники в мире пришлась половина этой потери.

Кусок антарктического ледяного покрова, который больше, чем большинство европейских городов, откололся в феврале

Внезапные наводнения в «Послезавтра» не произойдут в ближайшее время, но угроза может быть больше к 2100

Хорошо, это звучит как много, но что с того?

Опять же, беспокоит эффект домино. Поскольку температура в Арктике — в мировой системе кондиционирования воздуха — растет вдвое быстрее, чем где-либо еще на планете, жара — это не просто тающий лед .Это также ослабляет атмосферные воздушные потоки, известные как реактивная струя. Другими словами, еще больше плохих новостей для погоды.

Полярные вихри, которые замораживали Европу и Северную Америку в последние годы, связаны с ослабленным полярным струйным течением — сценарием, который спровоцировал внезапный ледниковый период в Послезавтра .

Холод может приветствоваться, поскольку планета нагревается, но вот в чем дело: арктические регионы тоже нагреваются. Это означает, что льда, который должен отражать солнечную энергию от Земли, больше не так много, оставляя море поглощать это тепло.

Неудивительно, что в 2018 году зимний ледяной щит в Беринговом море, граничащем с Аляской, был на самом низком уровне за более чем 5000 лет.

Места обитания рыб, морских птиц, тюленей и белых медведей также исчезают вместе со льдом. Коренные общины в Арктике, которые когда-то охотились в процветающей замороженной экосистеме, перевернуты — их дома также падают в море, поскольку из-за отсутствия льда побережье разрушается.

Конечно, это малонаселенная часть мира. Но учтите также быстрое таяние вечной мерзлоты в сибирской тундре.Один из крупнейших поглотителей углерода в мире, тундра теперь выделяет парниковые газы, такие как метан, которые долгое время находились в ловушке ниже уровня мороза.

Некоторые ученые предсказали, что к концу столетия 40% регионов вечной мерзлоты исчезнут, то есть они больше не будут удерживать, но также будут выделять углекислый газ — и мы говорим о большем, чем уже есть в атмосфере прямо сейчас. Поскольку глобальное отопление работает с турбонаддувом, до свидания, еще больше льда.

Что приводит нас к слону в комнате: повышение уровня моря.

Насколько серьезным может быть повышение уровня моря?

Итак, давайте начнем с наихудшего сценария — и помните, что виновниками здесь будут ледяные щиты и ледники на суше.

Если бы быстро отступающий антарктический ледяной щит, самый большой в мире, полностью растаял, Мировой океан поднялся бы примерно на 60 метров (около 200 футов). Это был бы Армагеддон, а Лондон, Венеция, Мумбаи и Нью-Йорк стали бы аквариумами.

Но не паникуйте, это произойдет не скоро.Но если выбросы не будут сокращены в достаточной степени для смягчения последствий изменения климата, некоторые исследователи полагают, что к концу века уровень океана определенно поднимется как минимум на 2 метра. Этого все еще достаточно, чтобы затопить несколько сотен миллионов человек, живущих ниже 5 метров над уровнем моря. Другим 350 миллионам или около того, живущим выше, придется переехать, чтобы избежать регулярных прибрежных наводнений.

Люди не могут просто двигаться?

Может быть, но это еще не конец. Горные ледники в мире, которых насчитывается около 200 000, тают намного быстрее, чем они могут накапливаться в наши дни.Проблема в том, что, хотя они покрывают менее 0,5% суши, эти «водонапорные башни» обеспечивают пресной водой примерно четверть населения мира.

Ледники также питают реки, орошающие посевы, от которых зависят выживание сотен миллионов людей в Азии, Южной Америке и Европе. Поэтому без них многие люди будут страдать как от жажды, так и от голода. Ученые говорят, что отступление водонапорной башни поставило почти 2 миллиарда человек под угрозу нехватки воды.

Прямо сейчас такие города, как Сантьяго в Чили, наблюдают, как большая часть их запасов питьевой воды буквально высыхает по мере того, как отступают ледники в близлежащих Андах.Между тем, европейские Альпы, которые поставляют столько пресной воды по всему региону, с 1900 года сократились примерно вдвое и к концу столетия станут почти свободными ото льда, если больше ничего не будет сделано для сдерживания потепления.

Ледники играют важную роль в круговороте воды в мире. Исландский ледник Ватнайокюдль (на фото) покрывает около 8% острова

Хорошо, можем ли мы что-нибудь сделать?

Как и глобальное потепление в целом, лучший способ смягчить последствия кризиса — это перестать загрязнять атмосферу углеродом, вызывающим глобальное потепление.

Конечно, процесс не может быть отменен в одночасье. Даже если завтра люди во всем мире перестанут использовать ископаемое топливо, треть оставшихся в мире ледников все равно исчезнет.

Итак, чтобы сэкономить некоторое количество драгоценного полярного и ледникового льда, нам нужно избегать повышения температуры более чем на 3 градуса по Цельсию (5,4 по Фаренгейту), которое, по мнению ООН, неизбежно, если правительства не будут повышать климатические цели. Если мир удастся декарбонизировать к 2050 году, возможно, удастся сохранить около одной трети нынешней ледниковой массы к концу столетия.Для этого потребуются как действия правительства, так и радикальное обязательство по сокращению нашего индивидуального углеродного следа.

Будущее остается неопределенным. Но вполне вероятно, что если таяние не замедлится в ближайшее время, сценарии фильмов-катастроф не будут казаться такими уж нелепыми для будущих поколений.

Эта статья была впервые опубликована 22 марта 2021 года.

Тающий лед раскрывает секреты истории человечества

Природа вещей: Секреты льда рассказывает историю о том, как за последние 20 лет Канада и другие арктические страны стали границей новой науки, связанной с изменением климата .Ледяные пятна тают быстрее, чем когда-либо, и обнажают древние человеческие артефакты, дикую природу и человеческие останки, рассказывая нам больше, чем мы когда-либо знали об истории человечества в субарктике и на высоте в горах.

Озти, ледяной человек, который все это начал

«Ötzi» (Фото предоставлено Reuters)

В 1991 году было обнаружено тающее изо льда тело человека. Ученые были шокированы, когда углеродное датирование показало, что ему было более 3300 лет. Его ласково назвали «Эци» из-за того, что он был найден в регионе Эцаль между Италией и Австрией, он заинтриговал ученых тем, что новые знания о диете, одежде и инструментах человека могут быть спрятаны подо льдом.

Kwäday Dän Ts’ìnchi: Давным-давно найден человек

Огромный момент для канадской археологии и истории первых наций наступил в 1999 году, когда охотники нашли останки человека на ледяном участке в парке Татшеншини-Алсек вдоль Юкона. и граница Британской Колумбии. Члены общин коренных народов, правительство и КККП собрались вместе, чтобы исследовать это место. Обнаружение его тела представляет собой старейшие хорошо сохранившиеся человеческие останки, растаявшие изо льда в Северной Америке.Квадай Дан Циньчи был найден с множеством инструментов и одежды, которые рассказали нам о жизни, которую он прожил. Еще один анализ ДНК показал, что у него сегодня живы 17 родственников.

СЦЕНА ИЗ ФИЛЬМА: Ученые прослеживают его живых предков.

Самолет, потерянный в леднике

Военный самолет США обнаружен несколько десятилетий спустя. (Фото: Reuters)

В 1952 году военный самолет Соединенных Штатов, направлявшийся в Анкоридж, Аляска, упал возле горы Ганнетт, в результате чего погиб 41 пассажир и 11 членов экипажа на борту.Сбитый самолет первоначально находился на леднике Colony Glacier вскоре после крушения, но от спасательных работ пришлось отказаться, поскольку ледник был небезопасен. Пройдет более 60 лет, прежде чем лед растает достаточно, чтобы снова получить доступ к обломкам, а останки тех, кто находится на борту, можно будет найти и идентифицировать.

Солдаты Первой мировой войны найдены замерзшими в Альпах

Австро-венгерский окоп в 1917 г. (Фото предоставлено: общественное достояние)

Часто упоминается как «Белая война»; фронт Первой мировой войны велся в Альпах между Италией и затем Австро-Венгрией.Сражение на больших высотах в обледенелых окопах и при очень низких температурах было невыносимым. Большинство солдат погибло не в результате боевых действий, а от воздействия стихийных бедствий. Замороженные останки солдат уже были обнаружены, и археологи ожидают, что в ближайшие годы изо льда появится еще больше.

Пропавшая пара найдена во льдах Альп

Марселин и Франсин Дюмулен (Фото предоставлено: общественное достояние)

Марселин и Франсин Дюмулен, сапожница и школьная учительница, и родители семерых детей, пропали без вести в 1942 году.Их останки были наконец найдены в Швейцарских Альпах в 2016 году. С 1925 года 280 человек числятся пропавшими без вести в Альпах или прилегающих регионах. Ученые отмечают, что ледники в Швейцарских Альпах тают со скоростью до метра в год, и, по некоторым прогнозам, они полностью исчезнут к 2050 году, а это означает, что будет найдено больше заблудших путешественников, таких как Думулин.

Тело легенды скалолазания найдено в Гималаях

Спустя 16 лет после того, как суперзвезда альпиниста Алекс Лоу и его товарищ Дэвид Бриджес были похоронены и объявлены мертвыми в результате схода лавины, их тела были найдены на горе Шишапангма, 14-й по высоте вершине в мире.Лоу считался лучшим альпинистом своего поколения, и в 1999 году он и его команда планировали подняться на тибетскую гору и спуститься по ней на лыжах.

Находки Ice Patch подтверждают устные истории первых наций.

Животное, роняющее, чернит лед Авторы: 90th Parallel Films

Под тающими ледяными пятнами лежат тонны навоза карибу, накопленные за тысячи лет. При первом наблюдении это было странно, потому что карибу в настоящее время не живут на юге Юкона.Когда учёные датировали навоз, углеродный анализ показал, что его возраст составляет от сотен до тысяч лет. Эти находки подтвердили устную историю коренных народов этого района, рассказы которых рассказывали о огромных стадах карибу, которые когда-то покрывали склоны гор.

Древняя охота в норвежском ледяном поле

В Норвегии таяние льда дало ключ к разгадке того, как наши предки охотились тысячи лет назад. На ледяном покрове Ювфонна ученые нашли бесчисленное количество «отпугивающих палочек» — палочек длиной один метр с шерстяными нитками и прикрепленными к ним флажками, которые будут трепетать, чтобы мягко направлять оленей ближе к каменным жалюзи, где охотники будут ждать, чтобы убить.

ИНТЕРНЕТ-ЭКСКЛЮЗИВ: таяние льда помогает саамам, коренному народу Скандинавии, вернуть себе часть своей культуры.

Дротик возрастом 10 000 лет найден недалеко от Йеллоустонского парка.

Конкурс «Атлатл наших дней» Авторы и права: 90th Parallel Films

На первый взгляд это выглядело как сломанная ветка дерева в форме вопросительного знака. Но для опытного глаза доктора Крейга Ли из Университета Колорадо в Боулдере это был дротик атлатла. Его форма была странной, потому что его раздавило льдом и затоптало большое животное.Позже выяснилось, что этот дротик является одним из старейших органических артефактов, найденных в Северной Америке.

Изменение климата под землей

Вечная мерзлота на Аляске (Фото: Кевин Шефер / Национальный центр данных по снегу и льду)

Артефакты юпиков на Аляске обнаруживаются не в результате таяния льда, а в результате быстро таяния вечной мерзлоты под землей. земля. По мере того, как земля тает на более мелкие глубины, обнаруживаются артефакты, которые помогают рассказать историю людей, живущих там.Однако из-за таяния вечной мерзлоты земля опускается, что усугубляет повышение уровня моря в прибрежных районах, угрожая многим общинам юпиков.

БОЛЬШЕ:
Тайны льда
Северные ледяные пятна Канады дают подсказки о том, как предки исконных народов охотились, чтобы выжить

Проблема для археологов — это оттепель, которая происходит так быстро, что артефакты появляются быстрее, чем их можно собрать. И чем дольше экспонируются артефакты, тем меньше из них можно извлечь.Изменение климата дает возможность археологам и историкам делать новые важные находки, но ставит под угрозу культуру земли юпиков, которые быстро становятся первыми беженцами из-за изменения климата.

По мере исчезновения ледников люди теряют намного больше, чем лед.

Эта статья была создана в сотрудничестве с Национальным географическим обществом.

Пару лет я жил на южном побережье Исландии, и однажды мужчина постучал в дверь моего дома.

Он спросил, хочу ли я что-нибудь посмотреть.Без прилагательных. Я просто хотел что-то увидеть?

Я почти не слышал его стука. Мой дом находился на крайнем юго-восточном побережье острова — буквально в двадцати футах от моря — и сильные ветры били бетонные стены и заставляли жесткую крышу визжать при каждом порыве ветра.

Я считал. Было холодно, зимний свет становился тусклым, я был иностранцем в этом районе, и если я пропаду без вести, никто не будет искать меня в течение нескольких дней. Но опять же, это была Исландия, одно из самых безопасных мест в мире.И мое любопытство было задето.

Я согласился и взял свой девятисотый пуховик, перчатки и шляпу. Я выбежал на улицу и забрался высоко в его исландский суперджип — типа, который требует небольшой лестницы, чтобы подняться в такси, — и мы медленно ехали по аккуратным, продуваемым ветром улицам деревни Хёфн.

Хефн [произносится как Ххх-Уфн], мой дом в течение нескольких месяцев к тому моменту, представляет собой небольшую низменную деревню с населением около семисот человек, построенную на неровном выступе земли, выступающем к югу от побережья острова, как большой палец автостопщика.Хёфн — основная деревня в муниципалитете Хорнафьордюр, регионе протяженностью 127 миль, охватывающем полосу юго-восточного побережья Исландии.

Соответствующие друг другу ледниковые лагуны расходятся веером на восток и запад по обе стороны от Хебна, напоминая темные крылья бабочки в воздухе. Прямо на юге город граничит с ураганной северной частью Атлантического океана, а на севере ледники льются из окружающих прибрежных гор. Хёфн и весь Хорнафьордюр — центральный ледник Исландии.

И эти ледники быстро исчезают — не только в Исландии, но и по всему миру.Вот почему я как географ и гляциолог жил в таком отдаленном месте. Но я узнал гораздо больше, чем о повышении температуры и таянии льда. По мере того, как отступают ледники, они коренным образом меняют историю человечества, и я собирался занять место в первом ряду.

Холодное бдение

Одинокая дорога вела на север из Хебна и соединялась с Хрингвегуринном, кольцевой дорогой, единственной магистралью, опоясывающей весь остров. Мы ехали час на запад по Hringvegurinn, затем свернули с дороги и припарковались на случайной, покрытой мхом съезде.

Мы оба спрыгнули, натянули рюкзаки и дополнительные слои и направились прочь от дороги по рыхлым камням и густой растительности. Мой хозяин молчал, и ветер унес нас в тихо журчащие коконы. Только несколько облаков усеяли небо, и свет падал под низким матово-серым светом, подходя к окружающему каменистому ландшафту и поднимающимся впереди горам. Зимний солнечный свет в Исландии, как правило, слабый и слабый, но ценится высоко.

По мере того, как мы удалялись от берега, мы постепенно набирали высоту над изрезанной ямками местности, грубые рыхлые обломки были снесены бульдозерами из-за десятилетий ледников, качающихся по невысоким склонам гор, которые когда-то были прибрежными морскими скалами острова.На вершине одного из хребтов прямо перед нами резко поднялся ледник Брейдамеркурйёкюдль.

Мужчина рядом со мной громко вздохнул в знак признательности. Лицо Брейдамеркурйёкюдля — конечная остановка — было много километров в поперечнике, белое, но не чисто белое, серое, черное и синее вместе олицетворяло белый цвет. Тело самого ледника было изрезано толстыми неровными темными моренами, гребни тянулись от кончика до пят, как ледяные полосы тигра. При слабом освещении материнская ледяная шапка, питающая все тридцать миль Брейдамеркурйокудля, Ватаньёкюдля, растворилась вдалеке в небе.На мгновение я был дезориентирован. Было такое ощущение, что лед просто продолжал подниматься вертикально к горизонту.

Это одна из самых сложных вещей при взаимодействии с ледниками. Они часто настолько велики, что атмосферная перспектива — эффект, когда объекты кажутся сливающимися с их фоном на больших расстояниях — искажает нашу способность точно оценивать расстояния, масштабы, изменения. Breiðamerkurjökull — третий по величине ледник в Исландии, периметр которого простирается с востока на запад более чем на девять миль.Но сложно оценить весь ледник девятью на тридцать миль, поэтому вместо этого у вас остается ощущение, что ледник просто доминирует.

Мы с этим человеком продолжали устойчивый темп, идя по льду, вверх по каменистым осыпным склонам, вниз и обратно, покрывая местность в постоянном движении. В конце концов мы достигли кромки сухопутного льда и ненадолго остановились, чтобы надеть шлемы, ремни безопасности и кошки — металлические устройства с шипами, которые крепятся поверх ботинок и обеспечивают сцепление со льдом.

Переход с суши на лед сложен, так как часто именно здесь ледник наиболее фрагментирован, хрупок и быстро разрушается и скатывается сам по себе, но мы переходили с небольшой помпой и медленно продвигались вверх.Мы объезжали глубокие расселины, крутые обрывы, груды обломков и кучи снега, который переносился ветром, который превратился в бледные холмы причудливой формы. Поверхность ледника редко бывает гладкой; часто ледниковая шкура заполнена неглубокими выемками и провалами, впадинами, трубами и туннелями, которые падают на всю глубину льда.

Я знал, что мы прибыли к месту назначения, которое имел в виду мой хозяин, когда он остановился на краю широкой мелкой выемки на поверхности ледника. Как только мы достигли дна впадины, большие сераки — ледяные башни, которые имеют тенденцию торчать, как акульи плавники с поверхности ледника, — поднялись на дальнем краю углубления, а зазубренные столбы качнулись на запад и бросили глубокие тени над нами.Охлажденная, я сняла с рюкзака еще несколько слоев. Работа с ледниками — это все, что связано с слоями.

Мужчина вынул из рюкзака два поролоновых коврика, один протянул мне и жестом пригласил меня сесть. Он передал мне термос с густым кофе и пластиковую кружку для приключений, а затем начал говорить. Он сказал мне, что мы собираемся сесть прямо здесь, на дне ледяной чаши на вершине третьего по величине ледника в Исландии, прямо перед тем, как наступит ночь, и будем ждать.

И вот что мы сделали. Мы потягивали кофе, слушали, как дует ветер, и лед трескается, и смотрят, как свет становится все темнее и темнее.Мы подождали, и он рассказал мне немного о себе и о том, как рос в этом районе, и прошло двадцать минут, а затем еще двадцать минут, а затем, как раз когда я подумал, что мне будет слишком холодно, чтобы выдержать это, все началось. .

Было темно в безоблачном исландском небе в одну минуту, а в следующую минуту уже не стало, и северное сияние, северное сияние, появилось в небе над нами. Сначала тусклое свечение, а затем, как включенный выключатель, пылающие желтые, пурпурные, зеленые, розовые и белые водовороты, и — подождите — ледник, на котором мы сидели, Брейдамеркюрйёкюдль, начал подниматься, усваивать, глотать, содержащий огни в небе.Северное сияние пульсировало сквозь лед у края чаши, сквозь тонкие сераки, превращая их в ледяные световые мечи джедаев, тлеющие в калейдоскопической концентрации. А сама чаша ледника кружилась, излучая свет, как люстра при свечах, как фосфоресцирующая океанская волна, как поле в полночь, населенное сотнями летних светлячков.

Меня охватило. Я никогда не видел ледника, светящегося полярным сиянием — я даже не видел его изображения — и, стоя там, я чувствовал врожденное общение, поскольку я тоже был освещен, как небо.

Итак, мы сидели на леднике в Исландии посреди зимы и наблюдали. Мы оставались так долго, как могли, пока облака не накатились и не заслонили небо и огни. В последние минуты, когда лед и небо потемнели, мужчина повернулся ко мне и сказал: «Вот почему за ледники стоит бороться».

Глобальное таяние

Модели гляциологии предсказывают, что исландские ледники потеряют 25-35 процентов нынешнего объема в течение следующих пятидесяти лет, в основном в результате глобальных климатических изменений.То, как исландские ледники появляются сегодня, через несколько десятилетий, скорее всего, будет неузнаваемо для нас с вами и просто непонятно для последующих поколений, просматривающих ваши старые фотографии из отпуска.

Исландия не одинока: ледники во всем мире, существовавшие веками, исчезают в человеческом масштабе времени — нашей жизни.

Исчезновение льда чревато ошеломляющими последствиями — в конце концов, ледники встречаются по всему миру, в Арктике и Антарктиде, вдоль экватора, на Ближнем Востоке и в Центральной Африке.Сегодня у нас более 400 000 ледников и ледяных шапок, разбросанных по всей Земле, более 5,8 миллионов квадратных миль льда. Каждый ледник исключительно разнообразен, и каждый из них колеблется множеством сложных путей, влияющих на локальную, региональную и глобальную динамику окружающей среды.

Ледники всегда колебались, но никогда не были такими же темпами, как сегодня. Да, были времена, когда на планете было меньше льда, и времена, когда на планете было больше льда, но — и это огромное, но — никогда прежде в истории человечества лед во всем мире не уменьшался так быстро, как за последнее время. несколько десятилетий.

Что удивительно, так это то, что везде, где есть ледники на этой планете, они расположены в жилых и исторических средах. Там, где есть ледники, есть люди (даже в Антарктиде!), И эти двое взаимодействовали на протяжении всей истории человечества.

Например, Breiamerkurjökull отступил более чем на четыре мили с 1890 года. С 1970-х годов скорость спада Breiamerkurjökull увеличилась, и примерно две мили льда на краю ледника исчезли, оставив после себя значительную ледниковую равнину Breiðamerkursandur.

Человеческие жертвы

Но это только часть истории. Место, где я сидел, наблюдая, как северное сияние заставляет сиять ледник, когда-то, на поселении Исландии более тысячи лет назад, было зеленым лугом и березовым лесом. Ранние скандинавские поселенцы строили фермы в этом районе, выращивали торфяные постройки, овец, коз и детей примерно до 1600 года или около того, когда Breiðamerkurjökull начал наступление на эти дома, семьи и будущее.

Когда исландские семьи бежали перед приближающимся льдом, в других частях света колонисты основывали Джеймстаун в Вирджинии, Галилео Галилей сомневался в центральном положении Земли в солнечной системе, и последние штрихи были внесены в Тадж-Махал.Как только Breiðamerkurjökull начал подниматься, ледник продвинулся так далеко вперед, что почти достиг моря, остановившись всего в 300 метрах от северной части Атлантического океана.

Breiðamerkurjökull колебался взад и вперед, и по мере своего движения он определял жизни тех, кто жил в его тени. Еще в XIII и XIV веках исландцы писали о своих ледниках в «Сагах об исландцах», рассказах о ледниках, которые давали ледяные человеческие эмоции и судьбу, а исландцам — ощущение собственной идентичности исландцев.

Это все часть истории этого ледника. Перенесемся в 1890 год, и Breiðamerkurjökull начал отступать, и исландцы начали заново заселять эту территорию, выпуская овец для выпаса недавно открытых пастбищ. За пределами острова в Южной Дакоте развернулась резня на Раненом Колене, автомобили и самолеты были собраны впервые, Вильгельм Рентген обнаружил рентгеновские лучи, а Артур Конан Дойл оживил Шерлока Холмса.

И вот, прошло еще одно столетие, планета полностью вошла в антропоцен — когда человечество оказало на Землю столь серьезное воздействие, что ученые объявили новую геологическую эпоху — и ледник продолжает движение назад, растворяясь так быстро, как опасаются местные исландцы. может никогда не остановиться, и Breiðamerkurjökull полностью исчезнет до последней снежинки.

Человеческая история связана с разнообразными историями, связанными с этим ледником, как и с любым другим ледником и людьми во всем мире.

Эта книга предлагает другой способ взглянуть на ледники и людей, заново открыть для себя то, что было известно исландцам, живущим с ледниками на протяжении последней тысячи лет. Перефразируя историка Саймона Шама, это не еще одно объяснение льда, который мы теряем; скорее, это исследование того, что мы еще можем найти со льдом.

Моя цель здесь состоит в том, чтобы сместить стрелку повествования о том, как люди во всем мире думают о ледниках, и вызвать большее внимание к сложности и богатству льда и людей, которые меняются в зависимости от места и времени.Я хочу придать смысл тому, почему тихий исландский мужчина постучал в мою дверь и отвез меня на несколько часов в свое любимое место на южном побережье при низких температурах, чтобы объяснить мне, за что он боролся — что для него было поставлено на карту, когда мы препятствие вперед в неизведанное, согревающее будущее.

Несколько лет назад канадский антрополог Джули Крукшанк спросила, после десятилетий исследований коренных народов и ледников на Аляске и в Западной Канаде, можно ли с ледниками «думать о них». Эта книга отвечает на вопрос Крукшенка, решительно отвечая «да!» основанные на различных ледниках, отдельных лицах, сообществах, культурах, масштабах, географических регионах и местах.Ответ «да!» поддержанные верой в то, что для того, чтобы все мы и наша среда пережили это время огромных преобразований — антропоцен, — нам нужно начать думать с наших ледников, наших рек, наших местных ландшафтов и окружающей среды.

Я считаю, что пришло время для новых способов рассказывать истории о ледниках — и для того, чтобы слушать истории, которые рассказывают нам ледники.

Эта история была взята из новой книги The Secret Lives of Glaciers Dr.М. Джексон, который выходит 8 января 2019 года. Джексон — географ и гляциолог, исследователь National Geographic Explorer, стипендиат TED, трехкратный стипендиат программы Фулбрайта в США и автор книги Пока ледники спали: быть человеком во время изменения климата. Джексон исследует ледники и людей по всему миру и живет за пределами Юджина, штат Орегон. Узнайте больше на www.drmjackson.com или следите за ее работой в Instagram @mlejackson

Глобальное изменение климата, таяние ледников

«Если у нас этого нет, нам это не нужно», — произносит Дэниел Фагре, когда мы продолжаем наши рюкзаки.Мы вооружены кошками, ледорубами, веревкой, приемниками GPS и спреем от медведей, чтобы отогнать гризли, и мы плывем к леднику Сперри в Национальном парке Глейшер, штат Монтана. Я иду в ногу с Фагре и двумя другими учеными из Программы исследований глобальных изменений Геологической службы США. Они делают то, что делали более десяти лет: измеряют, как тают легендарные ледники парка.

Пока результаты были положительно пугающими. Когда в 1910 году президент Тафт создал Национальный парк Глейшер, в нем находилось около 150 ледников.С тех пор их число сократилось до менее 30, а площадь большинства оставшихся сократилась на две трети. Фагре предсказывает, что в течение 30 лет большая часть, если не все ледники, названные в честь парка, исчезнут.

«То, что обычно происходит в геологическом времени, происходит на протяжении всей жизни человека», — говорит Фагре. «Это как смотреть, как тает Статуя Свободы».

Ученые, оценивающие здоровье планеты, видят неоспоримые доказательства того, что Земля становится теплее, в некоторых случаях быстро.Большинство считает, что человеческая деятельность, в частности сжигание ископаемого топлива и связанное с этим накопление парниковых газов в атмосфере, повлияла на эту тенденцию к потеплению. В последнее десятилетие ученые зафиксировали рекордно высокие среднегодовые температуры поверхности и наблюдали другие признаки изменений по всей планете: в распределении льда, а также в солености, уровнях и температуре океанов.

«Раньше этот ледник был ближе», — заявляет Фагре, когда мы поднимаемся на крутой участок, его очки запотели от напряжения.Он шутит только наполовину. Знак на дороге отмечает, что с 1901 года ледник Сперри сократился с более чем 800 акров (320 гектаров) до 300 акров (120 гектаров). «Это устарело», — говорит Фагре, останавливаясь, чтобы перевести дух. «Сейчас это меньше 250 акров (100 гектаров)».

Повсюду на Земле лед меняется. С 1912 года знаменитые снега Килиманджаро растаяли более чем на 80 процентов. Ледники в Гималаях Гарвал в Индии отступают так быстро, что исследователи полагают, что большинство центральных и восточных ледников Гималаев могут практически исчезнуть к 2035 году.Арктический морской лед значительно истончился за последние полвека, а его протяженность уменьшилась примерно на 10 процентов за последние 30 лет. Повторные показания лазерного альтиметра НАСА показывают, что края ледяного покрова Гренландии сжимаются. Весенний вскрытие пресноводных льдов в Северном полушарии сейчас происходит на девять дней раньше, чем 150 лет назад, а осеннее ледоходство — на десять дней позже. Таяние вечной мерзлоты привело к проседанию земли на глубину более 15 футов (4,6 метра) в некоторых частях Аляски. От Арктики до Перу, от Швейцарии до экваториальных ледников Ман Джая в Индонезии массивные ледяные поля, чудовищные ледники и морской лед быстро исчезают.

Когда температура повышается и лед тает, больше воды течет в моря от ледников и ледяных шапок, а вода в океане нагревается и увеличивается в объеме. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), эта комбинация эффектов сыграла главную роль в повышении среднего глобального уровня моря от четырех до восьми дюймов (от 10 до 20 сантиметров) за последние сто лет.

Ученые отмечают, что уровень моря значительно повышался и понижался за 4,6 миллиарда лет истории Земли.Но недавние темпы повышения уровня мирового океана отклонились от средних темпов последних двух-трех тысяч лет и повышаются более быстро — примерно на одну десятую дюйма в год. Продолжение или ускорение этой тенденции может вызвать разительные изменения на береговой линии мира.

Объезжая побережье Мексиканского залива Луизианы, Винделл Куроле может видеть будущее, и оно выглядит довольно влажным. В южной Луизиане побережья буквально опускаются примерно на три фута (метр) за столетие, и этот процесс называется проседанием.Тонущая береговая линия и поднимающийся океан вместе дают мощные эффекты. Это все равно, что взять глобальную проблему повышения уровня моря и быстро продвинуть ее вперед.

Каджун в седьмом поколении и менеджер района Южный Лафурш-Ливи едет на своем грузовике по грунтовой насыпи, отделяющей цивилизацию от наводнения, сушу от болотистого горизонта. Своим французским ликом Куроле указывает на места, где эти заливы, болота и рыбацкие деревушки предвещают более теплый мир: дом его школьной подруги частично затоплен, кладбище с водой, плещущейся по белым гробницам, бывший охотничий лагерь его деда теперь на плаву. в подставке из каркасных дубовых коряг.«Мы живем почти на суше, почти в воде», — говорит 52-летний Куроле.

Повышение уровня моря, опускание суши, размывание берегов и бурные штормы — это реальность жизни Куроле. Даже относительно небольшие штормовые нагоны за последние два десятилетия сокрушили систему дамб, дамб и насосных станций, которыми он управляет, модернизированных в 1990-х годах, чтобы предотвратить безжалостную ползучесть в Мексиканском заливе. «Я, наверное, приказал эвакуировать больше людей, чем любой другой человек в стране», — говорит Куроле.

Текущая тенденция проявляется не только в прибрежной Луизиане, но и во всем мире. Никогда раньше так много людей не жили так близко к побережью: более ста миллионов человек во всем мире живут в пределах трех футов (метра) от среднего уровня моря. Уязвимая к повышению уровня моря, Тувалу, небольшая страна в южной части Тихого океана, уже приступила к разработке планов эвакуации. Под угрозой находятся мегаполисы, в которых население сконцентрировано вблизи прибрежных равнин или дельт рек — Шанхай, Бангкок, Джакарта, Токио и Нью-Йорк.Прогнозируемые экономические и гуманитарные последствия для низинных, густонаселенных и отчаянно бедных стран, таких как Бангладеш, потенциально катастрофичны. Сценарии вызывают тревогу даже в таких богатых странах, как Нидерланды, где почти половина суши уже находится на уровне или ниже уровня моря.

Повышение уровня моря вызывает каскад эффектов. Брюс Дуглас, прибрежный исследователь из Международного университета Флориды, подсчитал, что каждый дюйм (2,5 сантиметра) подъема уровня моря может привести к восьми футов (2.4 метра) горизонтального отступа береговой линии песчаного пляжа из-за эрозии. Кроме того, когда соленая вода проникает в пресноводные водоносные горизонты, это угрожает источникам питьевой воды и затрудняет выращивание сельскохозяйственных культур. В дельте Нила, где возделываются многие из сельскохозяйственных культур Египта, широко распространенная эрозия и вторжение соленой воды будут катастрофическими, поскольку в стране мало других пахотных земель.

В некоторых местах чудеса инженерной мысли усугубляют последствия повышения уровня моря в теплеющем мире.Система каналов и дамб вдоль Миссисипи эффективно остановила тысячелетний естественный процесс восстановления дельты реки богатыми отложениями наносов. В 1930-х годах нефтегазовые компании начали углублять судоходные и разведочные каналы, разрушая буферные зоны болот, которые помогали рассеивать приливные волны. Энергетическое бурение удалило огромное количество подземной жидкости, что, как показывают исследования, увеличило скорость опускания земли. Теперь Луизиана теряет около 25 квадратных миль (65 квадратных километров) водно-болотных угодий каждый год, и штат лоббирует федеральные деньги, чтобы помочь заменить верхние отложения, которые являются источником жизненной силы дельты.

Подобные местные проекты могут не принести много пользы в очень долгой перспективе, однако, в зависимости от хода изменений в других частях планеты. Часть шельфового ледника Ларсена в Антарктиде распалась в начале 2002 года. Хотя плавучий лед не меняет уровень моря, когда он тает (точно так же, как стакан воды может вытечь, когда кубики льда в нем растают), ученые обеспокоились тем, что обрушение может предвещать разрушение других шельфовых ледников в Антарктиде и увеличение сброса ледников в море с ледяных щитов на континенте.Если ледяной щит Западной Антарктики расколется, что ученые считают маловероятным в нынешнем столетии, только он содержит достаточно льда, чтобы поднять уровень моря почти на 20 футов (6 метров).

Даже без такого крупного события, МГЭИК в своем отчете за 2001 год прогнозировала, что к концу века уровень моря поднимется на 4-35 дюймов (10-89 сантиметров). По словам Дугласа, верхняя граница этой проекции — почти три фута (метр) — была бы «абсолютной катастрофой».

Все эти предсказания заставляют Винделла Куроле содрогнуться.«Мы подопытные кролики», — говорит он, исследуя свой водный мир с относительно высокой точки обзора земляной насыпи высотой 3,7 метра. «Я не думаю, что кто-то здесь смотрит на проблему повышения уровня моря и прячется головой в песок». Это потому, что скоро песка может не остаться.

Повышение уровня моря — не единственное изменение, которое претерпевают океаны Земли. Десятилетний эксперимент по циркуляции Мирового океана, начатый в 1990 году, помог исследователям лучше понять то, что сейчас называется конвейерной лентой океана.

Океаны, по сути, имитируют некоторые функции кровеносной системы человека. Точно так же, как артерии несут насыщенную кислородом кровь от сердца к конечностям, а вены возвращают кровь для пополнения кислородом, океаны обеспечивают жизнедеятельность планеты. Движущиеся в основном преобладающими ветрами и разницей в плотности воды, которая меняется в зависимости от температуры и солености морской воды, океанские течения имеют решающее значение для охлаждения, нагревания и орошения земных поверхностей планеты — и для передачи тепла от экватора к полюсам.

Двигатель, приводящий в движение конвейерную ленту, представляет собой термохалинную циркуляцию, управляемую плотностью («термо» для тепла и «халин» для соли). Теплая соленая вода течет из тропической Атлантики на север к полюсу поверхностными течениями, такими как Гольфстрим. Эта соленая вода отдает тепло воздуху, когда ее уносят в дальние уголки Северной Атлантики. Холод и высокая соленость вместе делают воду более плотной, и она глубоко погружается в океан. Поверхностная вода перемещается, чтобы заменить его. Глубокая холодная вода впадает в Южную Атлантику, Индийский и Тихий океаны, в конечном итоге снова смешиваясь с теплой водой и поднимаясь обратно на поверхность.

Изменения температуры и солености воды, в зависимости от их резкости, могут иметь значительные последствия для конвейерной ленты океана. По словам ученых из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), температура океана повышается во всех океанских бассейнах и на гораздо больших глубинах, чем считалось ранее. Возможно, самое крупное изменение океана, когда-либо измеренное в эпоху современных приборов, связано с уменьшением солености приполярных морей, граничащих с Северной Атлантикой.

Роберт Гагосян, президент и директор Океанографического института Вудс-Хоул, считает, что океаны являются ключом к потенциальным резким изменениям климата Земли.Он предупреждает, что слишком сильные изменения температуры и солености океана могут нарушить термохалинную циркуляцию в Северной Атлантике настолько, чтобы замедлить или, возможно, остановить конвейерную ленту, что приведет к резким климатическим изменениям за период всего в десять лет.

Будущее нарушение термохалинной циркуляции остается тревожной, хотя и отдаленной возможностью. Но связь между изменением химического состава атмосферы и изменением океанов бесспорна, говорит Николас Бейтс, главный исследователь станции Бермудских Атлантических временных рядов, которая отслеживает температуру, химический состав и соленость глубоководной воды в Саргассовом море. к юго-востоку от Бермудского треугольника.

Океаны являются важными поглотителями или центрами поглощения углекислого газа и поглощают около трети генерируемого человеком CO2. Данные программ мониторинга Бермудских островов показывают, что уровни СО2 на поверхности океана растут примерно с той же скоростью, что и СО2 в атмосфере. Но именно на более глубоких уровнях Бейтс заметил еще большие изменения. В водах на глубине от 820 до 1476 футов (от 250 до 450 метров) уровни CO2 повышаются почти в два раза быстрее, чем в поверхностных водах. «Это не система убеждений, это наблюдаемый научный факт», — говорит Бейтс.«И этого не должно быть, если в этой части океана не изменится что-то фундаментальное».

В то время как такие ученые, как Бейтс, отслеживают изменения в океанах, другие оценивают уровни CO2 в атмосфере. В Вестманнаэйяре, Исландия, служитель маяка открывает большой серебряный чемодан, похожий на что-то из фильма о Джеймсе Бонде, выдвигает прикрепленный 15-футовый (4,5-метровый) стержень и щелкает выключателем, активируя компьютер, который управляет несколькими двигателями. , клапаны и запорные краны. Две двух с половиной литровые (около 26 кварт) колбы в чемодане наполняются атмосферным воздухом.В Северной Африке алжирский монах из Ассекрема делает то же самое. По всему миру такие коллекционеры отслеживают кокон газов, из которых состоит наша атмосфера, и позволяют существовать жизни в том виде, в каком мы ее знаем.

Когда еженедельный сбор закончен, все колбы отправляются в Боулдер, штат Колорадо. Там Питер Танс, ученый-атмосферник голландского происхождения из Лаборатории мониторинга и диагностики климата NOAA, наблюдает за множеством чувствительных приборов, которые проверяют химический состав воздуха в колбах.Таким образом Tans помогает оценить состояние атмосферы в мире.

По общему мнению, за последние 150 лет он значительно изменился.

Прогуливаясь по различным лабораториям, заполненным баллонами со стандартизованными газовыми смесями, абсолютными манометрами и газовыми хроматографами, Танс предлагает краткую историю атмосферного мониторинга. В конце 1950-х годов исследователь по имени Чарльз Килинг начал измерения CO2 в атмосфере над Мауна-Лоа высотой 13 679 футов (4 169 метров) на Гавайях. Первое, что бросилось в глаза Килингу, было то, как уровень CO2 повышался и понижался в зависимости от сезона.Это имело смысл, поскольку весной и летом растения поглощают CO2 во время фотосинтеза и производят кислород в атмосфере. Осенью и зимой, когда растения разлагаются, они выделяют большее количество CO2 в результате дыхания и разложения. Колеблющаяся сезонная кривая Килинга стала известна как визуальное представление «дыхания» Земли.

Что-то еще в том, как дышала Земля, привлекло внимание Килинга. Он наблюдал, как уровень CO2 не только сезонно колебался, но и повышался из года в год.Уровень углекислого газа поднялся с примерно 315 частей на миллион (ppm) с первых показаний Килинга в 1958 году до более чем 375 частей на миллион сегодня. Основной источник этого роста бесспорен: огромное количество сжигаемых людьми ископаемого топлива, содержащего углерод, для своих заводов, домов и автомобилей.

Tans показывает мне график, показывающий уровни трех основных парниковых газов — CO2, метана и закиси азота — с 1000 года по настоящее время. Три газа вместе помогают удерживать Землю, которая в противном случае была бы негостеприимно холодной движущейся по орбите скалой, в умеренном климате за счет замысловатого танца между излучением тепла от Земли обратно в космос (охлаждение планеты) и поглощением излучения в атмосфере (удерживая ее в ловушке). у поверхности и тем самым нагревая планету).

Танс и большинство других ученых считают, что парниковые газы являются причиной изменения климата. «Эти газы являются движущей силой изменения климата», — говорит Танс, окончательно теребя график указательным пальцем. Три линии на графике следуют почти идентичным паттернам: в основном плоские до середины 1800-х годов, затем все три движутся вверх по тренду, который после 1950 года становится еще более резко восходящим. «Это то, что мы сделали», — говорит Танс, указывая на параллельные шипы. «Мы очень существенно изменили атмосферную концентрацию этих газов.Мы знаем их радиационные свойства, — говорит он. — Мне непонятно, чтобы это увеличение не оказало значительного влияния на климат ». предмет больших научных и политических дебатов, особенно если линии на графике продолжают восходящую траекторию.

Юджин Брауэр, эскимос-инупиат и президент Ассоциации капитанов китобойного промысла в кургане, не нуждается в причудливых измерениях в миллионных долях. Концентрации CO2 или долгосрочные датчики уровня моря, чтобы сказать ему, что его мир меняется.

«Это происходит, пока мы говорим», — говорит 56-летний Брауэр, когда мы объезжаем его дом в Барроу на Аляске — самом северном городе Соединенных Штатов — в конце августа. В грузовике своего пожарного начальника Брауэр везет меня к традиционным ледяным погребам своей семьи, кропотливо вырытым в вечной мерзлоте, и указывает, как недавно его запасы муктук — китовой кожи и жира начали портиться осенью из-за того, что талая вода стекает в его склады с едой. . Наша следующая остановка — старое здание школы Бюро по делам индейцев.Когда-то непроницаемая вечная мерзлота, которая удерживала фундамент прочным, вздымалась и вздымалась так сильно, что прогулка по школе почти как прогулка по коридорам дома развлечений в парке развлечений. Мы направляемся к разрушающемуся пляжу и смотрим на открытую воду. «Обычно к этому времени лед уже должен был наступить», — говорит Брауэр, сморщивая глаза и осматривая синий горизонт.

Продолжаем наш тур. Барроу выглядит как осажденный прибрежный поселок. Ветхое скопление обветшалых домов вдоль приморской гравийной дороги защищено от осенних штормовых нагонов протяженными насыпями из гравия и грязи, которые закрывают вид на мигрирующих серых китов.Желтые бульдозеры и грейдеры патрулируют побережье как часовые.

В языке инупиатов есть слова, описывающие многие виды льда. Пикалуяк — многолетний морской лед, не содержащий соли. Ivuniq — гребень давления. Sarri — это паковый лед, tuvaqtaq — придонный припай, а прибрежный припай — tuvaq . По мнению Брауэра, эти слова используются охотниками, которые должны знать структуру льда и следовать им, чтобы выслеживать бородатых тюленей, моржей и гренландских китов.

Однако нет слов, чтобы описать, насколько и с какой скоростью лед меняется. Исследователи давно предсказали, что наиболее заметные воздействия глобального потепления сначала произойдут в высоких широтах: повышение температуры воздуха и моря, более раннее таяние снега, позднее ледостав, сокращение морского льда, таяние вечной мерзлоты, усиление эрозии, усиление штормов. интенсивность. Теперь все эти воздействия на Аляске задокументированы. «Наблюдаемые здесь изменения обеспечивают систему раннего предупреждения для остальной части планеты», — говорит Аманда Линч, австралийский исследователь, который является главным исследователем проекта, который работает с жителями Барроу, чтобы помочь им включить научные данные в управленческие решения для города. находящаяся под угрозой инфраструктура.

Прежде чем покинуть Арктику, я еду в Пойнт-Барроу один. Там, на оконечности Аляски, грубые охотничьи лачуги усеивают участок земли, разделяющий Чукотское море и море Бофорта. Рядом с одной хижиной кто-то посадил три восьмифутовых (2,4 метра) палки белого плавника в песок, а затем перекрестил их вершины китовым усом, роговым веществом, которое одноименные киты используют для фильтрации жизненно необходимого планктона. морская вода. Любопытно, что китовый ус выглядит как пальмовые листья.

Итак, на Северном склоне Аляски стоят три импровизированные пальмы. Возможно, это не более чем тщательно продуманная шутка инупиатов, но эти арктические пальмы кажутся загадочной метафорой будущего Земли.

Пандемия вечной мерзлоты: может ли тающая Арктика вызвать смертельную болезнь?

Д-р Бригитта Эвенгард, руководившая организацией исторического события в Ганновере, была гораздо менее готова отвергнуть угрозу замороженных бактерий — она ​​рассматривает назревающий кризис устойчивости к антибиотикам как фактор, увеличивающий угрозу.

Вернувшись после короткого перерыва в медицинской практике, когда шведских врачей вызвали для поддержки усилий по борьбе с Covid-19, она сказала Unearthed : «Мой худший сценарий? То, что время от времени происходит, случилась на Мадагаскаре всего несколько лет назад. А это устойчивая к антибиотикам Pasteurella pestis … чума.

Хотя она признала, что риск возникновения резистентных к антибиотикам заболеваний невелик, это не исключено.

«Пандемия устойчивости к антибиотикам будет убивать ежегодно больше, чем пандемия коронавируса.”

Что касается возможных пандемий из Арктики? «Два, которые, как мы знаем, могут появиться из вечной мерзлоты, — это сибирская язва и оспа, не считая того, что это ящик Пандоры».

Поиск хоста

После размораживания эти микробы вечной мерзлоты должны найти хозяина, чтобы выжить. Но у них есть проблема: в этом районе мало людей, а те, кто живет — часто это деревни коренных жителей, — не часто контактируют с посторонними, а это означает, что распространение инфекции, вероятно, будет ограничено.

«Реальная опасность заключается не в таянии вечной мерзлоты как таковом, — сказал доктор Клавери, — а в том, что люди — в основном русские — теперь начинают эксплуатировать арктические регионы и проделывают большие ямы, чтобы выкопать слои вечной мерзлоты, которые являются возрастом до миллиона лет «.

«Это рецепт катастрофы, потому что здесь есть люди, и у вас есть вирус, когда он свежий. Что происходит, когда вирусы выходят из вечной мерзлоты в природе? Они падают в реку. Они подвергаются воздействию кислорода, который плохо влияет на вирусы.Они подвергаются воздействию света, что тоже плохо для вирусов. И поэтому они не возродятся очень долго, если они не найдут хозяина очень быстро ».

Так что вечная мерзлота — это океан, а микробы — это акулы. Не занимайтесь серфингом, когда в воде водятся акулы, и все должно быть в порядке.

Доктор Абергель сказал: «Если [вирусы] вступят в контакт с надлежащим хозяином, они снова активируются. Таким образом, если вы поместите человека в место с замороженными вирусами, связанными с пандемией, эти люди могут заразиться и воспроизвести вирус и начать новую пандемию.”

Но, как указал доктор Эвенгард, люди — не единственные потенциальные хозяева.

«С изменением климата у нас появляется передвижение животных. Люди, мы склонны оставаться в своих домах, если мы достаточно здоровы. Если вы находитесь недалеко от побережья Бангладеш, скажем, вы уже двигаетесь вглубь страны. Самая большая миграция климатических беженцев по-прежнему происходит внутри их родных стран. Но животные, они двигаются ».

Она подчеркнула, что изменение климата привело в движение глобальную экосистему, и почти невозможно сказать, чем все закончится.

Лось и зайцы, например, мигрируют на север по мере появления растительности, и, конечно же, есть птицы и рыбы и их миграционные схемы, иногда охватывающие весь земной шар.

«Эти животные могут приносить микроорганизмы в нетронутые районы, — сказал доктор Эвенгард, — и произойдут вещи, которые мы просто не можем предсказать. Можно сказать, что Арктика просторна и не так населена, но люди приходят и уходят — да, шахтеры — и есть микроорганизмы, которые приходят туда с животными и даже выходят из земли.Текущая динамика нова ».

Опыт с коронавирусом, по ее словам, «только укрепил мою веру в то, что то, что я делаю, абсолютно важно».

«Я не удивлен, вопрос не в том, должно ли это случиться, а когда. Единственный враг, который у нас действительно есть, — это наше собственное невежество — что мы не готовимся к этому. У нас есть все эти знания, они действительно не новы. Это динамичный процесс, в который мы вступаем в эпоху изменения климата. Мы должны быть лучше подготовлены, вместо этого мы сидим здесь, парализованные страхом.”

«Это предупреждение от природы, и я уверен, что это будет повторяться снова и снова».

Почему ледники имеют значение? — Extreme Ice Survey

Все фазы воды — твердые, жидкие и парообразные — связаны с динамикой ледников. Вода обладает уникальными качествами, которые играют важную роль в понимании роли ледников в системе Земли. Например, вода быстро расширяется при замерзании — увеличение примерно на 9% по объему. Кроме того, вода попадает в атмосферу через знакомый цикл таяния и испарения, но вода также может поступать в атмосферу непосредственно из твердого состояния посредством процесса, известного как сублимация.Кроме того, вода — единственное вещество, которое в твердом (ледяном) состоянии легче, чем в жидком — имеет большую плотность как соленая вода, чем как пресная вода.

Тающая пресная вода из ледников изменяет океан, не только напрямую способствуя повышению глобального уровня моря, но и потому, что она выталкивает более тяжелую соленую воду, тем самым изменяя то, что ученые называют THC или термо (тепло) галином (солью). ) Круговорот, то есть течения в океане. Это немедленно сказывается на ближайшем регионе, таком как северная часть Атлантического океана у побережья Гренландии, но в конечном итоге воздействие может распространяться далеко за пределы непосредственного района и климата.

Лед, который формировался веками, может исчезнуть всего за несколько лет. Ледник не тает медленно и устойчиво, как кубик льда на столе. Когда ледниковый лед начинает разрушаться, взаимодействие талой и морской воды со структурой ледника может вызвать все более быстрое таяние и отступление. Сегодня поверхность Земли состоит из 71% воды, 10% льда и 19% суши. Большая часть мирового льда находится в Арктике и Антарктике, но некоторые из них разбросаны по Земле в виде горных ледников.

Вода расширяется не только при замерзании, но и при нагревании, и, по оценкам, в 21 веке таяние ледяных шапок и ледников в сочетании с тепловым расширением океанской воды вызовет среднее повышение уровня моря примерно на метр ( чуть больше одного ярда). Это в среднем; в одних местах он будет повышаться больше, а в других — меньше, отчасти потому, что (как мы теперь знаем по спутниковым измерениям) сам уровень моря меняется, в одних местах он вздувается, а в других падает.В Гренландии, например, ожидается, что по мере таяния льда в океане массив суши будет отскакивать, фактически «отскакивая» после того, как его толкнул вниз вес льда. Уровень моря может фактически понизиться в некоторых регионах, но повышение уровня моря станет критической проблемой во многих других частях планеты, отрицательно сказавшись на миллиардах людей в Индии, Бангладеш и Китае, а также вдоль побережья Персидского залива и северо-западного побережья США.

Как кондиционер на нашей планете, полярные ледяные шапки влияют на погоду и климатические изменения, такие как струйное течение.Ледники также являются ранними индикаторами климатических изменений, которые будут иметь более отдаленное влияние на другие части системы Земли. Ледники — стражи изменения климата. Они являются наиболее очевидным свидетельством глобального потепления сегодня. Помимо повышения уровня морской воды, повсеместное исчезновение ледников, вероятно, изменит климатические условия другими сложными способами. Например, белые поверхности ледников отражают солнечные лучи, помогая сохранить мягкий климат в нашем нынешнем мире. Когда ледники тают, более темные открытые поверхности поглощают и выделяют тепло, повышая температуру.Наш образ жизни основан на известном нам климате.

В тающих льдах Гренландии, предупреждение о жестком климате

Волна жары пришла этой весной рано — пеленой умеренного воздуха, захлестнувшей в начале июня, душной объятием окутал самый большой ледяной щит Северного полушария. На пике своего развития почти 45 процентов замерзшей поверхности Гренландии превратилось в талую воду, раскрасив огромные белые просторы сапфировыми озерами и ляписовыми ручьями. Во время самого теплого участка сток с ледникового покрова составил около 2 миллиардов тонн, что означало, что в то время как Гренландия теряла воду, Северная Атлантика набирала ее.В некоторых областях на острове температура была на 40 градусов по Фаренгейту выше нормы в это время года.

«Мы не видели ничего подобного до конца 1990-х», — объяснил CNN Томас Мот, ученый из Университета Джорджии, который следит за летним таянием ледникового покрова. «Таяние велико и рано», — сообщил газете Washington Post Джейсон Бокс, климатолог из геологической службы Дании и Гренландии.

Ледяной щит Гренландии покрывает около 80 процентов острова и занимает площадь около 660 000 квадратных миль; в центре он проходит на глубину около двух миль.Согласно последним исследованиям НАСА, ледяной щит вмещает достаточно воды, чтобы поднять уровень моря примерно на 24 фута, если он когда-либо полностью исчезнет.

Сейчас кажется очевидным, что Гренландия больше не меняется в геологическом времени. Он меняется с течением времени.

Стоит отметить, что лед в летнее время таял с тех пор, как посетители острова проводили полевые наблюдения. Хинрих Ринк, первый датский исследователь, серьезно изучивший контуры льда Гренландии, правильно предположил, что это была последняя оставшаяся связь с ледниковыми щитами, которые покрывали Северную Европу и Северную Америку в предыдущие ледниковые периоды — «Розеттский камень», который мог объяснить тайны затерянного, замороженного мира.Во время одной летней поездки в середине 1800-х годов Ринк обследовал западный край льда Гренландии и описал стремительные потоки, которые прорезали лед и падали в бездонные мулена . Куда делась талая вода Гренландии, подумал Ринк?

Однако теперь мы знаем, что сегодняшняя Гренландия отличается от той Гренландии, которую испытал Ринк. Ледяной щит тает больше и тает раньше летом, и тает, как предполагают компьютерные модели, в конечном итоге угрожает его долгосрочному существованию.Недавняя статья в Nature представила убедительные доказательства, собранные из кернов, извлеченных из ледяного щита, которые продемонстрировали, что недавнее таяние в Гренландии является «исключительным» за последние 350 лет и что реакция ледяного щита на более высокие температуры теперь «нелинейна». За последние два десятилетия скорость таяния льда на 33 процента выше, чем в среднем за 20 век; к тому же плавление не только увеличивается, но и ускоряется .

Многие ученые, которые провели свою карьеру на ледяном щите, были свидетелями этих изменений воочию.Конрад Штеффен, который за последние 30 лет записал метеорологические данные вокруг Гренландии, подсчитал, что в период с 1990 по 2018 год средние температуры на ледниковом покрове увеличились примерно на 2,8 градуса по Цельсию или 5 градусов по Фаренгейту. Хотя самые высокие точки на ледяном щите по-прежнему в основном устойчивы к таянию, за тот же 30-летний период общая площадь ледяного покрова, который стал уязвимым для поверхностного таяния, увеличился примерно на 65 процентов.И что теперь кажется очевидным, так это то, что Гренландия больше не меняется в геологическом времени. Он меняется с течением времени.

Группа из Датского метеорологического института путешествует на собачьих упряжках через пруд с талой водой на северо-западе Гренландии, чтобы забрать оборудование, 13 июня.Штеффен Олсен / Twitter

Однажды вечером в живописной гренландской деревне Илулиссат Штеффен, директор по исследованиям Швейцарского федерального института лесных, снежных и ландшафтных исследований, указал мне, что по мере его нынешних потерь — равных примерно одному миллиметру моря. повышение уровня в год — ледяной щит Гренландии может просуществовать 7000 лет. Но ни он, ни работающие там гляциологи, похоже, не думают, что такова его судьба.По словам Штеффена, кривая потепления для Гренландии в ближайшие годы, и особенно в следующем столетии, «станет все круче, круче и круче». В тот же вечер в Гренландии Штеффен, говоря о повышении уровня моря, мрачно сказал: «Грядут перемены, и, очевидно, изменения, которых мы не видели тысячи лет».


Лед Гренландии поражает не только теплый воздух. Его тоже окружает согревающая вода.

Глобальные последствия быстро исчезающего морского льда в Арктике.Подробнее.

В последние годы около половины льда острова потеряно в результате таяния поверхности. Но другая половина была осушена массивными ледниками, такими как Якобсхавн на западном побережье и Хельхейм на востоке, которые ответвляются от ледяного покрова и заканчиваются у кромки воды. Эти так называемые ледники «морского конца» кажутся особенно чувствительными к потеплению температуры океана, которое может ускорить разрушение айсбергов и усилить таяние там, где фронты отела ледников встречаются с водой.Например, на Якобсхавн — на протяжении десятилетий один из самых быстрых и активных ледников в мире — приходится около 4 процентов подъемов уровня моря в ХХ веке.

И тем не менее, эти огромные ледяные реки иногда тоже могут замедляться. Якобсхавн недавно сделал паузу, когда температура резко упала в водах фьорда, где он заканчивается; Недавнее исследование, проведенное учеными из Лаборатории реактивного движения НАСА, показало, что изменение температуры воды было вызвано остывающим океаническим течением, вызванным чем-то, известным как Североатлантическое колебание.Так что, вероятно, для Якобсхавна это был всего лишь временный перерыв, который, вероятно, снова ускорится, когда колебания климата вернутся назад. Проще говоря, общая тенденция кажется мрачной; и устойчивое потепление океанов, как предупредил Джош Уиллис из НАСА, «плохие новости для ледникового щита Гренландии».

В конце 1990-х эксперименты по зондированию выявили драматические изменения в самых удаленных полярных регионах.

Точка зрения Уиллиса о длительной игре здесь имеет решающее значение: в Гренландии в конечном итоге имеет значение не обязательно месячные или годовые колебания летнего таяния и айсбергов.Это математика, которая говорит нам, как потери ледникового покрова складываются по сравнению с его прибылями за длительные периоды времени. Другими словами, в течение любого года ледяной щит пополняется за счет снегопадов, которые покрывают остров в более прохладные месяцы, и этот процесс — потеря летом, усиление зимой — определил основную массу ледяного покрова на протяжении его недавней истории.

В течение последних ста лет гляциологи, изучавшие лед на острове, пытались произвести точный расчет динамики его баланса массы.Ледяной покров вырос из-за сильных снегопадов и наступающих ледников? Или он сокращался из-за повышения температуры океана и воздуха, отступления ледников и таяния поверхности? Иногда приходили к выводу, что ледяной щит находится в равновесии, и вычитания в летнее время примерно уравновешиваются добавками в зимний период. Первое окончательное полевое исследование годового скопления снега в Гренландии, проведенное гляциологом из Университета Аляски по имени Карл Бенсон в 1950-х годах, привело к гипотезе о том, что ледяной щит, по-видимому, находится в состоянии равновесия.

И тем не менее, всегда было чрезвычайно трудно измерить массу ледяного покрова с помощью традиционных полевых исследований. Даже если научная группа сможет оценить количество снегопадов, совершив героическое путешествие по ледяному покрову, как это сделал Бенсон, оценить потери от отела ледников и потоков талой воды на побережье будет гораздо труднее. В середине 1980-х гляциолог Роберт Томас написал отчет для НАСА, в котором утверждал, что, наконец, пришло время найти окончательный способ измерения ледяных щитов.

Общая площадь поверхности, подверженной таянию в Гренландии в июне (синий цвет), по сравнению со средним значением за 1981-2010 годы (серый цвет). NSIDC

«Несмотря на 25 лет интенсивных полевых работ в Гренландии и Антарктиде, — отметил он, — и затраты в миллиарды долларов, мы все еще не можем ответить на самый фундаментальный гляциологический вопрос: увеличиваются или уменьшаются полярные ледяные щиты?» Для Томаса и ряда других ученых НАСА единственным ответом было измерить Гренландию сверху — «зондировать» лед с самолетов и спутников.

В современную эпоху мы принимаем как должное спутниковые данные, которые могут мгновенно и почти точно сказать нам, какой процент поверхности Гренландии тает. Эта информация доступна ежедневно на таких веб-сайтах, как, например, Greenland Ice Sheet Today, которым управляет Национальный центр данных по снегу и льду. Но стоит понять, насколько революционными были эти ранние проекты «дистанционного зондирования» и как они помогли ученым понять то, что раньше никогда не измерялось.Впервые, начиная с конца 1990-х годов, зондирующие эксперименты выявили драматические изменения, происходящие в самых отдаленных регионах полярного мира. Более того, данные почти точно совпали со значительными изменениями климата в Гренландии, поскольку в Арктике началось потепление со скоростью, почти вдвое превышающей среднюю по сравнению с остальной землей.

Первая воздушная миссия по эффективному измерению ледяного покрова была инициирована Томасом из НАСА и была известна как PARCA, или Программа оценки регионального климата в Арктике; он проводился над ледниковым покровом Гренландии в 1993 и 1994 годах, а затем снова в 1998 и 1999 годах.Пролетая по точным маршрутам над ледниковым покровом и используя инструмент, известный как лазерный высотомер, исследователи определили, что за шестилетний период Гренландия теряла 51 кубический километр льда в год, что было сродни кубу льда длиной 2,3 мили на Земле. каждая сторона ежегодно падает в океан.

Мы еще не находимся в эпицентре краха в Гренландии. Мы лишь ненадежно готовы к его тревожному началу.

Так началась эра дистанционного зондирования ледяных щитов.В последующие годы НАСА и другие космические агентства отправили множество спутников для отслеживания изменений на полюсах. А с точки зрения оценки Гренландии наиболее важным был спутник НАСА GRACE, запущенный в 2002 году и использовавший изменения силы тяжести для измерения изменений льда. Измерения Грейс почти сразу же удивили. В первые годы работы спутник указывал, что чистые потери Гренландии составляют чуть более 100 миллиардов тонн льда в год. Но к 2010 году выяснилось, что разрушение ледяного покрова ускоряется.Он терял в среднем около 260 миллиардов тонн ежегодно. И карта затерянного льда стала выглядеть как крутая спускающаяся лестница.

В 2012 году измерения GRACE показали, что более 400 миллиардов тонн льда вышли из Гренландии в океан. Это лето также совпало с периодом сильного потепления, которое за один день растопило 97 процентов поверхности ледяного покрова.


Одна из проблем гляциологов заключается в том, что 2019 год после раннего таяния июня будет напоминать 2012 год, а это означает, что ледяной щит Гренландии может установить новые рекорды с точки зрения таяния в летнее время.Еще слишком рано знать наверняка. В любом случае кажется очевидным, что если это лето станет новым экстремумом потери льда, такие данные окажутся менее значимыми, чем общая картина. С 3 квадриллионами тонн льда, лежащими на вершине Гренландии — это 3 000 000 000 000 000 тонн — есть намного больше, что можно растопить, расколоть и разбить в океаны. И вопреки заголовкам новостей, мы еще не находимся в эпицентре краха Гренландии. Мы лишь ненадежно готовы к его тревожному началу.

Талая вода у ледника Рассела, Гренландия, 28 апреля.Предоставлено: НАСА / Джефферсон Бек,

.

Сколько осталось льдов Гренландии? Это не простой вопрос. Пожалуй, однозначного ответа на него тоже нет. Одна из причин заключается в том, что будущее Гренландии зависит от сложной физики ледников и от того, как ледяной щит подвергается воздействию чрезвычайно сложных эффектов потепления атмосферы, изменчивости облачного покрова и снегопадов, а также меняющихся океанских течений. Работа над пониманием взаимодействия всех этих сил еще не завершена.Кроме того, на лед Гренландии, вероятно, повлияет ряд петель обратной связи, которые могут ускорить или, возможно, замедлить его гибель. Возьмем только один пример: поскольку Гренландия тает в более теплом климате, ледяной щит, вероятно, станет ниже на высоте, где более высокие температуры могут повлиять на него еще больше. Это означает, что чем больше Гренландия тает сейчас, тем больше Гренландия может растаять в будущем.

Даже в этом случае обрушение ледяного покрова не является данностью. Самый определяющий аспект ее будущего может зависеть от того, как мы будем действовать в ближайшие десятилетия — будем ли мы быстро сокращать выбросы CO2, чтобы в Арктике было достаточно прохладно, чтобы сохранить этот остаток ледниковых периодов, или мы продолжим нашу нынешнюю траекторию.Когда Гренландия переживала июньский кризис, журнал Science Advances опубликовал исчерпывающее исследование моделирования, проведенное Энди Ашванденом из Университета Аляски. В документе были рассмотрены различные сценарии будущего ледникового щита Гренландии. И вывод заключался в том, что казалось весьма вероятным, что Гренландия может потерять весь свой лед за тысячу лет, исходя из нашей текущей траектории выбросов. С другой стороны, резкое сокращение выбросов CO2 — одно в соответствии с рамками, заложенными в Парижском соглашении 2015 года — может сохранить большую часть льда.Однако чем дольше мы ждали, чтобы начать действовать, тем сложнее было сохранить ледяной покров.

По мере того, как Гренландия становится теплее, сезонные часы природы сбиваются с толку. Подробнее.

Как глобальное общество, мы не обязательно хорошо готовимся к событиям, которые могут произойти через 10 или 20 лет. И это исследование подняло уместный вопрос: должны ли мы заботиться о судьбе Гренландии через тысячу лет? Это интересный вопрос. Но, побывав на этом захватывающем и невероятно красивом острове много раз, я могу сказать, что это, вероятно, не тот остров.Наша судьба теперь связана со льдами Гренландии. И более острый вопрос — заботимся ли мы о себе. Мы можем выбрать любое изображение под рукой — радарное сканирование таяния летней поверхности Гренландии или собачьих упряжек, плещущихся по лужам на морском льду, окрашенного в самый привлекательный оттенок лазурно-синего цвета. Возможные последствия такие же. Вода и лед этого далекого ледяного покрова когда-нибудь затопят города и поселки по всему миру, задолго до того, как в отдаленном будущем произойдет наихудший сценарий.А там уже становится тепло. Уже поздно.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *