Одним из наиболее тревожных аспектов изменения климата является роль, которую играют механизмы положительной обратной связи. В дополнение к глобальным температурам, повышающимся из-за увеличения выбросов углекислого газа и парниковых газов, существует дополнительный толчок, вызванный обезлесением, подкислением океана и (в особенности) исчезновением полярной ледяной шапки Арктики.
Однако, согласно новому исследованию, проведенному группой исследователей из Школы исследования Земли и космоса в Университете штата Аризона, возможно, удастся заморозить части арктического ледяного покрова. С помощью геоинженерной техники, которая будет опираться на ветряные насосы, они считают, что один из крупнейших механизмов положительной обратной связи на планете может быть нейтрализован.
Их исследование под названием «Управление арктическим льдом» появилось недавно в интернет-журнале «Будущее Земли», опубликованном Американским геофизическим союзом. Как они указывают, нынешняя скорость, с которой арктический лед исчезает, весьма сбивает с толку. Более того, человечество вряд ли сможет бороться с повышением глобальной температуры в ближайшие десятилетия без присутствия полярной ледяной шапки.
Особую озабоченность вызывает скорость исчезновения полярного льда, которая была довольно выраженной в последние десятилетия. По оценкам, уровень потерь составлял от 3,5% до 4,1% за десятилетие, а общее снижение составило не менее 15% с 1979 года (когда начались спутниковые измерения). Что еще хуже, скорость потери льда возрастает.
С базового уровня около 3% за десятилетие в период между 1978-1999 гг. Уровень потерь с 2000-х годов значительно возрос - до такой степени, что объем морского льда в 2016 году был вторым самым низким за всю историю наблюдений. Как они заявляют во введении (и при поддержке многочисленных источников), эта проблема, скорее всего, только усугубится в период с настоящего момента до середины XXI века:
«Наблюдалось, что глобальные средние температуры растут линейно с накоплением СО2 выбросы и, по прогнозам, будут продолжать поступать так, что приведет к повышению температуры, возможно, на 3 ° C или более к концу столетия. Арктический регион будет продолжать нагреваться быстрее, чем глобальное среднее. Круглогодичные сокращения арктического морского льда прогнозируются практически во всех сценариях и почти без льда (<106 км2 протяженность морского льда в течение пяти лет подряд) Северный Ледовитый океан считается «вероятным» к 2050 году по обычному сценарию ».
Одна из причин того, что Арктика нагревается быстрее, чем остальная часть планеты, связана с сильной обратной связью ледяного альбедо. В основном, свежий снежный лед отражает до 90% солнечного света, в то время как морской лед отражает солнечный свет с альбедо до 0,7, тогда как открытая вода (с альбедо около 0,06) поглощает большую часть солнечного света. Следовательно, чем больше льда тает, тем больше солнечного света поглощается, что приводит к дальнейшему повышению температуры в Арктике.
Площадь арктического морского льда (площадь, покрытая по меньшей мере 15% морским льдом) в сентябре 2007 г. (белая зона). Красная кривая обозначает среднее значение за 1981–2010 гг. Кредит: Национальный центр данных по снегу и льдуЧтобы решить эту проблему, исследовательская группа - во главе со Стивеном Дж. Дешем, профессором Школы исследования Земли и космоса - рассмотрела, как таяние связано с сезонными колебаниями. По сути, арктический морской лед со временем истончается, потому что новый лед (он же «лед первого года»), который создается с каждой проходящей зимой, обычно имеет толщину всего 1 метр (3,28 фута).
Лед, который переживает лето в Арктике, способен расти и превращаться в «многолетний лед», с типичной толщиной от 2 до 4 метров (от 6,56 до 13,12 фута). Но благодаря нынешней тенденции, когда лето становится все теплее, «первоклассный лед» поддается летним таяниям и трещинам, прежде чем он сможет расти. Если в 1980-х годах многолетние льды составляли от 50 до 60% всего льда в Северном Ледовитом океане, то к 2010 году они составляли всего 15%.
Имея это в виду, Деш и его коллеги рассмотрели возможное решение, которое гарантировало бы, что «лед первого года» имел бы больше шансов выжить летом. Размещая машины, которые будут использовать энергию ветра для генерации насосов, они оценивают, что вода может быть поднята на поверхность в течение арктической зимы, когда у нее будет больше шансов замерзнуть.
Основываясь на расчетах скорости ветра в Арктике, они рассчитывают, что ветряная турбина с лопастями диаметром 6 метров будет вырабатывать достаточное количество электроэнергии, чтобы один насос мог поднимать воду на высоту до 7 метров со скоростью 27 метрических тонн ( 29,76 тонны США) в час. Конечным эффектом этого будут более толстые слои льда во всей зоне поражения, что даст больше шансов выжить летом.
Со временем отрицательная обратная связь, создаваемая большим количеством льда, приведет к тому, что Северный Ледовитый океан поглотит меньше солнечного света, что приведет к большему охлаждению и накоплению льда. Они утверждают, что это можно сделать при относительно скромном бюджете в 500 миллиардов долларов в год для всей Арктики или 50 миллиардов долларов в год для 10% Арктики.
Хотя это может звучать как огромная цифра, они быстро указывают на то, что бросок, покрывающий всю Арктику с помощью льдогенераторов, которые могут сэкономить триллионы ВВП и бесчисленное количество жизней, эквивалентен всего 0,64% текущего мирового валового внутреннего продукта. (ВВП) в размере 78 трлн. Для такой страны, как Соединенные Штаты, она составляет всего 13% текущего федерального бюджета (3,8 триллиона долларов).
И хотя есть несколько аспектов этого предложения, которые еще нужно проработать (что Деш и его команда полностью признают), концепция, по-видимому, теоретически обоснована. Он не только учитывает, как сезонные изменения и изменение климата связаны в Арктике, но и признает, что человечество вряд ли сможет справиться с изменением климата, не прибегая к методам геоинженерии.
А поскольку арктический лед является одной из самых важных вещей, когда речь идет о регулировании глобальной температуры, имеет смысл начать здесь.
