Водяной страж. Какой ценой океаны сдерживают натиск глобального потепления

Мировой океан занимает более 70% поверхности Земли. На протяжении всей своей истории человечество пользуется его ресурсами, однако морские глубины все еще остаются для него такими же темными и загадочными, как космос. А между тем, это один из основных рубежей естественной защиты планеты от климатических изменений, провоцируемых человеческой деятельностью. Рубеж, который под нашим натиском начинает трещать все громче.

Кислая мина

Некоторым скептикам глобальное потепление все еще кажется отдаленной угрозой, но ученые из Университета Макгилла утверждают: уже сейчас средние показатели температуры на Земле могли повыситься на 36°C по сравнению с доиндустриальной эпохой. Однако пока развитию такого сценария препятствует способность мирового океана улавливать из атмосферы диоксид углерода, выделяемый при сжигании угля, нефти и газа. С начала индустриализации морские воды "законсервировали" около 525 миллиардов тонн СО2. Благодаря этому на сегодняшний день глобальное повышение температуры на планете ограничилось всего 1°C.

"Связь между изменением химического состава атмосферы и океанов неоспорима", — говорит исследователь Николас Бейтс, который изучает воды в Саргассовом море к юго-востоку от Бермудского треугольника. Данные его мониторинга показывают, что уровни CO2 у поверхности воды растут примерно с той же скоростью, что и в атмосфере, а на глубине 250-450 метров – в два раза быстрее.

Для морских экосистем поглощение большого количества СО2 не проходит бесследно: большая его часть остается в растворенном виде, но малая доля вступает с водой в реакцию и образует угольную кислоту. Так постепенно повышается кислотность мирового океана. В нормальных условиях этому препятствует карбонат кальция, в изобилии присутствующий в морском дне. Растворяясь в незначительных количествах, он поддерживает приемлемый уровень pH. Однако в нынешних условиях, когда выбросы СО2 с каждым годом увеличиваются, этот естественный механизм регуляции дает сбой.

"Нынешний уровень pH уже, вероятно, является самым низким за последние 2 миллиона лет", - отмечает исследовательница Кэрри Лир из Университета Кардиффа. По окаменелостям морских животных она вместе с командой проанализировала, как менялась кислотность океанов от 22 миллионов лет назад до наших дней.

В 2017 году человечество выбросило в атмосферу 40,8 миллиардов тонн СО2. Если количество выбросов в ближайшие годы не снизится, то к 2100 году уровень pH океанских вод упадет c 8,1 до 7,8. В последний раз такой уровень мог наблюдаться на нашей планете в эпоху миоцена – 14 миллионов лет назад, когда глобальные температуры в результате естественного геологического цикла Земли были на 3°C выше, чем сегодня.

Чтобы в полной мере оценить, как повлияет закисление на морские экосистемы, необходимы дальнейшие лабораторные и полевые исследования. Но очевидно, что это угрожает многим формам жизни мирового океана. В первую очередь беспозвоночным животным с раковинами из кальцита, которые попросту растворятся. Также биологи выяснили, что с повышением кислотности у промысловых рыб ухудшается обоняние и работа нервной системы, вследствие чего они становятся более уязвимыми для хищников.

Страдают и коралловые рифы, "скелеты" которых строятся из карбоната кальция. Ученые из Института Карнеги и Калифорнийской академии наук уже провели эксперимент, пропустив подкисленную с помощью СО2 воду через кораллы Большого Барьерного Рифа в Австралии. Вот, что говорит о его результатах руководитель исследования Ребекка Олбрайт: "Мы получили убедительное доказательство того, что закисление океана, вызванное выбросами углекислого газа, серьезно замедлит рост коралловых рифов в конце столетия, если мы не добьемся резкого и быстрого сокращения выбросов парниковых газов".

Во всех частях света ученые уже фиксируют обесцвечивание коралловых рифов – явление, когда кораллы в стрессовом состоянии (из-за потепления и закисления воды) отторгают симбиотические водоросли. Без них они теряют не только свою разноцветную окраску, но и, что гораздо хуже, источник питания.

В 2016 году массовое обесцвечивание кораллов произошло в Красном и Карибском морях, Тихом океане и центральной части Индийского. Пострадала также десятая часть Большого Барьерного рифа.

От здоровья рифов напрямую зависит будущее не только 25% морских животных, но и целых островов. "Тут как на стройке: если кончились материалы, строительство прекращается. Мертвый риф не может поддерживать существование островов, которые он создал", — объясняет журналист Кеннеди Варн, побывавший на островах Кирибати. По прогнозу Всемирной метеорологической организации, они могут полностью уйти под воду через 30-60 лет. Позже такая же участь ожидает Маршалловы, Сейшельские и другие коралловые острова.

А для некоторых уголков земли, разрушение коралловых рифов представляет более серьезную опасность, чем даже повышение уровня моря. Примером служат Мальдивские острова. Как утверждают ученые из Университета Нортумбрии, они образовались в период, когда уровень моря был на 0,5 метра выше нынешнего, благодаря сильным волнам от далеких штормов, приносившим осколки рифов. Исследователи полагают: есть основания надеяться, что прибывающая вода не только не утопит уже существующие острова, но и, наоборот, построит новые. Однако это возможно только в том случае, если не пострадает основной "строительный материал" – кораллы.

Тепловой удар

Еще одна уникальная способность мирового океана – впитывать тепло из атмосферы, как губка. В докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2014 год говорилось, что океаны поглощают 93% избыточного тепла, произведенного человечеством. В новом исследовании, опубликованном учеными из Принстонского университета и Института океанографии Скриппса в журнале Nature, утверждается, что эта оценка была даже занижена на 60%. Новые расчеты гласят, что в период с 1991 года до 2016 года морские воды поглотили 13 цетаджоулей тепловой энергии (цетта обозначает число с 21 нулем).

Чтобы осознать масштабы катастрофы, авторы предлагают представить, что все океаны имеют глубину 9 метров. В таком случае при нынешнем уровне выбросов СО2 они бы каждое десятилетие нагревались на 6,5°C. Для сравнения, в отчете МГЭИК речь шла всего о 4°C.

Перегревание не только разрушает сложившееся экосистемы, заставляя животных мигрировать в более прохладные регионы, но и снижает способность океанов удерживать запасы углекислого газа. "Я люблю приводить такую аналогию: если вы оставите бутылку колы на солнце, газ из нее выйдет", - объясняет глава исследования Лаура Респланди.

Таким образом, запасы тепла в океане существенно усложняют выполнение Парижского соглашения. По расчетам авторов, чтобы удержать глобальное потепление в рамках 2°C, выбросы в атмосферу надо сократить на 25%.

Отметим, что эти выводы основаны на измерении не температуры океанов, а выпущенных ими объемов кислорода и углекислого газа. Кроме того, независимый климатолог Ник Льюис нашел в расчетах серьезные ошибки, и авторы пообещали внести в текст исследования правки. Тем не менее, они подчеркивают, что основной вывод остается в силе: глобальное потепление действительно набирает обороты быстрее, чем мы думали.

Последняя капля

Самое наглядное и пугающее доказательство климатических изменений – таяние ледников. С 1912 года растаяло более 80% знаменитых снегов Килиманджаро. С 1992-го Антарктида потеряла 2,7 триллионов тонн льда. Ледники в Арктике сократились на 10% за последние 30 лет. Начал разрушаться даже самый старый и прочный ледник на севере Гренландии, который считался незыблемым. Дважды за рекордно теплый 2018 год климатологи обнаружили на спутниковых снимках обширную зону открытой воды, где ранее признаков таяния не наблюдалось даже летом.

Талая вода вкупе с тепловым расширением стремительно увеличивает уровень мирового океана. За последнее столетие он поднялся на 19,5 сантиметров. При этом рост на 7,7 см произошел только за последние 25 лет. И согласно новому исследованию, опубликованному международной командой ученых в журнале Nature Climate Change, потепление всего на 2°C может стать той точкой невозврата, которая запустит необратимый процесс таяния полярных льдов и повысит уровень моря до 4 метров к концу века.

Для жителей островов и прибрежных зон (то есть примерно для 10% населения Земли) это будет означать катастрофу. Судя по интерактивной карте наводнений Flood Maps, созданной на основе данных Google и NASA, при повышении уровня моря на 4 метра под воду уйдет большая часть Нидерландов, север Шотландии, Нью-Йорк и Багамские острова. В Украине будут частично затоплены Одесская, Николаевская, Запорожская и Мариупольская области, а также Крым.

Что касается маленьких тропических островов, то из-за участившихся вследствие подъема воды штормовых приливов, засаливающих почву, они могут утратить источники пресной воды и стать необитаемыми уже в середине XXI столетия.