» » Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась


Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Рис. 1. Трехмерное изображение центральной части Гималаев (на границе Непала и Индии), построенное на основе фотографий, сделанных 20 декабря 1975 года американским спутником-шпионом KH-9 Hexagon. Изображение с сайта blogs.ei.columbia.edu


Гималайские ледники питают крупнейшие реки Южной Азии, в буквальном смысле обеспечивая жизнь этого огромного и крайне густонаселенного региона. С начала XXI века, когда стало понятно, что площадь ледников неуклонно сокращается, за динамикой их изменений ведутся постоянные региональные наблюдения. Не так давно ученые получили доступ к засекреченным ранее снимкам военных спутников-шпионов, собранным в период с 1975 по 2000 год. Учтя эту информацию в цифровых моделях рельефа, ученые выяснили, что скорость таяния ледников в Гималаях резко возросла в 1990-х годах, а с начала XXI века она удвоилась по сравнению с 1975–2000 годами.

Высокогорные ледники Гималаев являются источниками водных ресурсов, жизненно важных для экологии, сельского хозяйства и гидроэнергетики огромного региона, в котором проживает более миллиарда человек. Сокращение гималайских ледников не только вызывает проблемы в сельском хозяйстве из-за уменьшения стоков (особенно в западных засушливых регионах Южной Азии), увеличивает риски природных катастроф (наводнения и сели, вызванные прорывом запруженных ледниковых озер), но и может приводить к межгосударственным конфликтам. В частности, одна из причин пограничного конфликта между Индией и Пакистаном — разногласия по поводу границы раздела высокогорных ледников, питающих реки этих двух стран. Кроме того, как отмечается в Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (AR5 Synthesis Report: Climate Change 2014), таяние высокогорных ледников в 1993–2010 годах способствовало повышению уровня Мирового океана даже в большей степени, чем таяние крупных ледниковых щитов Гренландии, Антарктиды и Северной Америки (0,86 мм в год против 0,60 мм в год соответственно). Поэтому для прогнозирования климата чрезвычайно важно понимать темпы и особенности изменений, происходящих с ледниками, а также причины этих изменений.

До недавнего времени исследования ограничивались только ближайшим к нам периодом времени (так как регулярные научные наблюдения за ледниками с гражданских спутников начались лишь с 2000 года, F. Brun et al., 2017. A spatially resolved estimate of High Mountain Asia glacier mass balances from 2000 to 2016), либо отдельными районами (Y. Zhou et al., 2018. Glacier mass balance in the Qinghai–Tibet Plateau and its surroundings from the mid-1970s to 2000 based on Hexagon KH-9 and SRTM DEMs). Эти исследования давали иногда противоречивые результаты как в отношении расчетных объемов потери льда, так и в отношении причин таяния.

Новым и весьма информативным источником для ученых стали космические снимки, которые делались военными спутниками-шпионами KH-9 Hexagon в 1971–1984 годах. Всего за указанный период было успешно запущено 19 таких спутников, которые сделали тысячи фотографий с разрешением 6–9 м. Отснятая фотопленка для обработки и анализа с борта спутника отсылалась назад на Землю в возвращаемых капсулах, которые падали в Тихий океан (в плотных слоях атмосферы спуск происходил на парашютах), где с помощью специальных крюков их подбирали военные самолеты.

В 2011 году Пентагон рассекретил эти изображения, и передал их для сканирования и оцифровки в Геологическую службу США (USGS, информация о снимках находится на странице USGS, а карта покрытия — на сайте EarthExplorer). Особая ценность данного фотоматериала заключается в том, что снимки перекрывают друг друга с наложением 55–70%, что дает возможность создавать стереопары снимков, а на их основе — компьютерные 3D-изображения. Общедоступные снимки с гражданских спутников, полученные в рамках программы Landsat (1972–2013 годы), не давали такой возможности.

В 2016 году гляциолог Джошуа Маурер (Joshua M. Maurer) из Колумбийского университета, используя технологию компьютерного зрения, разработал автоматизированный процесс создания на основе стереопар спутниковых снимков трехмерных моделей ледников. Первые результаты обработки с помощью нового метода были опубликованы Маурером с соавторами в декабре 2016 года (J. M. Maurer et al., 2016. Quantifying ice loss in the eastern Himalayas since 1974 using declassified spy satellite imagery) и охватывали первоначально 21 ледник на территории Бутана.


Ледники Эльбруса тают в 3 раза быстрее, чем раньше

Сокращение объемов горных ледников происходит и в других регионах. Гляциологи Института географии РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова в журнале Frontiers in Earth Science привели точную оценку изменения всех 23 ледников Эльбруса за 20-летний период с 1997 по 2017 год (S. Kutuzov et al., 2019. Volume Changes of Elbrus Glaciers From 1997 to 2017), и выяснилось, что за это время объем ледников Эльбруса уменьшился на 1,5 км3, то есть на 23%. Таким образом, темпы сокращения массы ледников Эльбруса за 1997–2017 годы возросли в три раза по сравнению с периодом 1957–1997 годов. Сокращение массы прослеживается на всех ледниках Эльбруса ниже абсолютной отметки 4500 м. По мнению авторов, такой резкий рост темпов таяния ледников связан с повышением летней температуры воздуха в регионе (на 0,5–0,7°C за последние 30 лет), а также за счет увеличения поступающей к поверхности ледников солнечной радиации.


Недавно в журнале Science Advances группа американских ученых во главе с Маурером опубликовала результаты более развернутого исследования динамики изменения 650 крупнейших ледников Гималаев за 40 лет (с 1975 по 2016 год). В качестве исходного материала для моделирования, помимо снимков спутников KH-9 Hexagon использовались изображения, полученные со спутника Terra, оснащенного японским зондом ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer), производившим стереоскопическую съемку Земли с разрешением 15 м в 15 диапазонах электромагнитного спектра (2000–2008 годы), а также цифровые данные современных гражданских спутников, уже оснащенных системой автоматического измерения высот.

Изученные 650 ледников расположены в пределах 2000-километровой полосы: от округа Лахул и Спити в индийском штате Химачал-Прадеш до Бутана и включают самые разные типы ледников, различающиеся как по сезонности накопления материала (с зимним накоплением снега в западных Гималаях и с летним (муссонным) накоплением — в восточных Гималаях), так и по характеру отражательной способности (ледники с чистым льдом; ледники покрытые обломочным материалом и ледники, заканчивающиеся ледниковыми озерами). Площадь включенных в выборку ледников составляет 34% от площади всех ледников Гималаев, а их объем — 55% от общего объема.

Анализируя изменения площади поверхностей ледников и их абсолютных отметок (отсюда можно посчитать объем) с течением времени, исследователи смогли рассчитать потерю массы для каждого ледника (из расчета 850 кг льда на м3 ледника). По их оценкам средняя скорость потери льда в период с 2000 по 2016 год составляла около 0,43 м водного эквивалента в год, а в период с 1975 по 2000 год — около 0,22 м водного эквивалента в год (водный эквивалент — это количество льда или снега, при таянии которого условно образуется слой воды толщиной 1 м на той же площади, которую занимал ледник). То есть в начале XXI века скорость таяния ледников удвоилась (рис. 2).


Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Рис. 2. Расположение 650 участвовавших в исследовании ледников Гималаев и графики потери массы. Размеры кругов пропорциональны площади ледников, а цвета обозначают типы ледников: голубые — ледники с чистым льдом; черные — ледники, покрытые обломочным материалом; красные — ледники, заканчивающиеся ледниковыми озерами. По вертикали –потери масса льда (в метрах водного эквивалента в год) для двух периодов: 1975–2000 и 2000–2016 годы. Желтая кривая — средневзвешенное значение в скользящем окне, охватывающем 30 ледников. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances


В весовом выражении суммарные потери ледников изученного региона за 1975–2000 годы составляли ежегодно около 5,2 Гт, а за 2000–2016 годы — 7,5 Гт. Учитывая то, что общая масса ледников в 2000 году составляла около 700 Гт и приняв уровень оледенения 1975 года за 100%, можно посчитать, что в 2000 году объем гималайских ледников составлял 87% от уровня 1975 года, а в 2016 году — уже всего 72%.

Основой причиной ускорения темпов таяния ледников авторы считают ускоряющееся потепление в регионе. Данные по росту среднегодовых температур, зафиксированных местными метеостанциями (0,4°С за период 1975–2000 гг. и 1,4°С за период 2000–2016 гг.) хорошо согласуются со скоростью таяния ледников (рис. 3).


Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Рис. 3. Диаграмма температурных отклонений в Гималаях и Тибете. За ноль принято среднее значение температур в 1980–2009 годы. Цветные кривые — средние данные от трех различных групп метеостанций, расположенных в районе хребта Гиндукуш (желтый), на Тибетском плато (красный) и в центральных Гималаях (голубой). Черным показаны средние значения в скользящем окне, охватывающем пятилетний промежуток. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances


Проведенные авторами вычисления, основанные на оценке энергии, необходимой для таяния указанных масс льда, полностью согласуются с данными натурных наблюдений: расчетный прирост температур, необходимый для наблюдаемого таяния, в 2000–2016 годы составил 0,4–1,4°С по сравнению со средней величиной для 1975–2000 годов.

В качестве еще одного важного драйвера ускоряющегося таяния ледников, помимо роста температуры, обычно приводят антропогенный черный углерод (см. Black carbon) — мелкие частицы сажи от промышленных выбросов и выхлопных газов автомобилей (а в соседних с Гималаями странах, как известно, с начала XXI века наблюдается индустриальный бум). Осаждаясь на поверхность ледника, частицы сажи могут уменьшать его альбедо (отражение падающего солнечного излучения), в результате чего лед будет поглощать больше тепла и быстрее таять. Однако анализ спутниковых данных не выявил зависимости скорости таяния ледников от степени загрязненности их поверхности антропогенным черным углеродом.

Довольно детально авторы проанализировали роль еще одного фактора, который мог бы влиять на скорость таяния ледников, — количества обломочного материала на его поверхности. Традиционно считалось, что любой каменный материал, расположенный на поверхности ледника, нагреваясь, распространяет тепло вокруг себя и ускоряет тем самым таяние ледника. К тому же покрытые обломочным материалом ледники обладают меньшим альбедо, и благодаря этому также должны сильнее нагреваться. Однако проведенный анализ спутниковых снимков не подтвердил подобное предположение. Выяснилось, что покрытые обломочным материалом ледники обладают такой же или даже меньшей скоростью потери массы по сравнению с ледниками с чистым льдом (рис. 4).


Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Сравнение со старыми данными военных спутников показало, что скорость таяния гималайских ледников удвоилась

Рис. 4. Сравнительная диаграмма потери массы ледниками с чистым льдом (к таким относили ледники, у которых менее 33% поверхности покрыто обломочным материалом, они обозначены голубыми кружочками) и ледниками, покрытыми обломочным материалом (соответственно, у них обломочным материалом покрыто не менее 33% поверхности, показаны серыми кружочками). По вертикали –потери массы льда (в метрах водного эквивалента в год) для двух периодов: 1975–2000 и 2000–2016 годы. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances


Не подтвердилась и гипотеза о том, что потеря массы ледников связана не с таянием, а со снижением накопления снега на его поверхности в связи с ослаблением муссонной активности. Но региональные исследования трендов осадков в Гималаях указывают на ослабление муссонной активности лишь для восточной части Гималаев, а мы видим, что темпы сокращения ледников примерно равны для восточной и западной частей горного массива.

Таким образом, единственным фактором, оказывающим общее влияние на все гималайские ледники, с которым четко увязывается сокращение их массы на долгосрочных отрезках времени, — это рост среднегодовых температур в регионе.

Обсуждаемое исследование — первое убедительное доказательство влияния климатических изменений на сокращение массы гималайских ледников. Хотя гималайские ледники тают не так быстро, как ледники в Альпах, повод для беспокойства, несомненно, есть. Чтобы понять, как реагируют на глобальное изменение ледники всего региона, авторы предлагают провести аналогичные исследования для других высокогорных районов Центральной Азии, таких как Памир, Гиндукуш и Тянь-Шань.

Источник: J. M. Maurer, J. M. Schaefer, S. Rupper, A. Corley. Acceleration of ice loss across the Himalayas over the past 40 years // Science Advances. 2019. V. 5. № 6. DOI: 10.1126/sciadv.aav7266.

Владислав Стрекопытов


05 июль 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Скоро грядет новый Ледниковый период

Погода иногда подбрасывает нам удивительные сюрпризы. Чего стоит хотя бы снег, выпавший в этом году в Египте. Так и в Великобритании, вместо начала летнего тепла, на людей обрушились заморозки.

Незамеченный апокалипсис

Американским национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) в сотрудничестве с метеорологическим обществом (AMS)  опубликован доклад о климатических изменениях в 2011 году.

Как добыть воду в снегах

Зимой в местах с холодным климатом утолить жажду - проблема. Чтобы сохранить топливо для других целей, человечек часто лишает себя питьевой воды, которую можно получить, растопив лед или снег. Кроме

К чему приведет смещение географических полюсов

Один из наиболее вероятных факторов грядущего катаклизма — сдвиг географических полюсов планеты. В этом случае земная кора может как бы «соскользнуть» по поверхности земного шара — и вместе с собой

Какой полюс холоднее?

Южный полюс холоднее Северного полюса? Так, по недавней информации, средняя температура на Южном полюсе была примерно -48?C, тогда как на Северном полюсе она составляла только -29?С. Более того,

Геологи выдвинули новую теорию появления ямальского кратера (6 фото)

Ученые выдвинули новую теорию происхождения кратера диаметром 30 метров на полуострове Ямал. Согласно этой версии, появление воронки связано с аномальной жарой 2013 и 2014 годов. В этот период
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Эффективна ли саентология?Впервые получены структуры контактной и сольватноразделённой ионных пар силенил-литиевого соединенияOstrovok.ru – огромная база отелей по всему мируУ одной из ближайших звезд обнаружена потенциально обитаемая планетаО применении знания каббалы на практикеУникальная сверхновая поставила астрономов в тупикФекальная трансплантация поможет спасти вымирающих коалSpaceX выбрала девять мест на Марсе для высадки