Доисторический лед занимает огромные площади и может достигать полутора километровой глубины. Значительная ее часть сформирована еще с последнего ледникового периода или образовалась сразу после него, но смена климата добралась уже и туда. В процессе таяния морозильная камера может оказаться ящиком Пандоры.
На около четверти суши Северного полушария до сих пор есть вечная мерзлота. Изменение климата вызывает таяние этой огромной морозильной камеры. Одно из последствий — в оттаявшей почве запускаются процессы разложения и выделяются парниковые газы, такие как метан.
Но в талом грунте кроются и другие опасности. Например, устойчивые к антибиотикам бактерии, накопленные за десятилетия вредные вещества и радиоактивные отходы времен холодной войны. К тому же на скрижанелых почвах, которые усаживаются из-за оттаивания, разрушается инфраструктура. В будущем это может повлиять на поставки газа в Европу, значительная часть которого поступает из регионов вечной мерзлоты арктической России.
Несмотря на риски, в регионах вечной мерзлоты неожиданно много строят, говорит Гвидо Гроссе из Института Альфреда Вегенера (AWI) в Потсдаме. В то же время расходы на устранение повреждений, например дорог, уже сейчас стремительно растут. На Аляске даже обсуждают переселение некоторых небольших деревень, средства для каждого из них исчисляют сотнями миллионов долларов. А мы лишь в начале этих процессов.
Как объясняют исследователи, работающие под руководством Аннет Барч из Австрийского института полярных исследований (APRI), в недавней публикации в журнале Environmental Research Letters, вдоль арктических берегов и дальше создают инфраструктуру, в том числе и для нефтегазовой промышленности, преимущественно в России, а также в Канаде и США.
Однако к 2050 году в почти половине освоенных человеком регионов вечной мерзлоты температура почвы на двухметровой глубине может подняться выше 0°C. Поэтому необходимо лучше понимать, как сильно оттаивание почвы угрожает инфраструктуре и поселениям.
Многолетней мерзлотой считают замерзшую не менее двух лет подряд почву, в то же время летом поверхность почвы может оттаивать. Большая ее часть происходит еще со времен последнего ледникового периода или образовалась сразу после него. Значительная часть есть в России, Канаде, на Аляске, в Китае и Гренландии, а также на европейском высокогорье, в том числе и в Германии. Здесь, правда, только на вершинах, а например, в России она по-прежнему занимает почти две трети площади.
Яды, законсервированные во льду
Согласно опубликованному в январе 2021 года исследованию, только в арктических районах вечной мерзлоты насчитывается более 1100 поселений, в которых в общей сложности проживает около 5 млн. человек, из них 1 млн. – на побережьях. К 2050 году примерно 40% населенных пунктов могут лишиться вечной мерзлоты, пострадает около 3,3 млн. человек, объясняет команда во главе с Жюстин Рамаж из Исследовательского института Nordregio в Стокгольме, в профессиональном журнале Population and Environment.
В журнале Nature Climate Change команда во главе с Кимберли Майнер из NASA Jet Propulsion Laboratory недавно представила обзор потенциальных проблем. Среди прочего это то, что вечная мерзлота долго была резервуаром для отравляющих веществ, которые выделяет человечество. Теперь он может опустеть за сравнительно короткое время, и вредные вещества попадут в воду и воздух. В результате могут измениться экосистемы, что нанесет вред здоровью людей и животных.
«Риски высвобождения вредных веществ полностью недооценены», — подчеркивает Гвидо Гроссе, руководитель секции исследований вечной мерзлоты в AWI. Поскольку долгое время даже не представляли, что вечная мерзлота может оттаять, в ХХ веке ее считали идеальной свалкой для экономической или военной деятельности в Арктике. Огромные объемы промышленных отходов, например, от скважин, там складировали так же, как и радиоактивные отходы, устраивались свалки, проводились испытания ядерного оружия – и не только в России.
«Относительно многих регионов неизвестно, что там вообще лежит и куда попадет тот материал, когда начнется таяние».
Только многолетняя добыча металлов, таких как мышьяк, ртуть и никель, привела к невероятному загрязнению отходами на десятках миллионов гектаров, пишет команда, которую возглавляет Майнер. К тому же в Арктику через атмосферу попали и законсервировались в вечной мерзлоте сейчас частично запрещенные вредные вещества и химикаты, такие как инсектициды ДДТ (дихлордифенилтрихлоретан) и ГХГ (гексахлорциклогексан).
Поскольку долгое время даже не представляли, что вечная мерзлота может оттаять, в ХХ веке ее считали идеальной свалкой для экономической или военной деятельности в Арктике. Огромные объемы промышленных отходов там хоронили так же, как и радиоактивные отходы.
По мнению ученых, стойкие органические загрязнители (СОЗ), такие как ДДТ, ГХГ, полихлорированные бифенилы (ПХБ) и перфтороктансульфоновая кислота (ПФОС), могут вызвать рак, врожденную инвалидность и долгосрочные проблемы со здоровьем, а тяжелые металлы, такие как свинец, ртуть и кадмий, – повреждение органов, нарушения развития, рак и даже смерть. Есть первые доказательства того, что вещества, накопленные в течение прошлого века, все чаще высвобождаются из вечной мерзлоты.
По словам исследователей, худшее влияние известных токсинов на людей возможно еще впереди. Сначала они влияют на окружающую среду и население в непосредственной близости, но через рыболовство, водные течения, атмосферу и виды мигрирующих животных, как перелетные птицы, вещества попадают и в отдаленные регионы.
Это касается не только многих химических веществ, но и радиоактивных материалов. С начала ядерных испытаний в 1950-х годах эти вещества накапливались в Арктике, также наблюдались и несчастные случаи из-за испытания оружия и умышленного складирования ядерных отходов, как объясняют исследователи из группы Майнеров. Только Советский Союз совершил около 130 испытаний ядерного оружия вблизи архипелага Новая Земля между 1955-м и 1990 годами.
США оставили огромное количество радиоактивных отходов и другого опасного мусора на атомной военной базе Camp Century в Гренландии, которую построили подо льдом и в настоящее время покинули. Лед Гренландского ледяного щита, в частности лед глетчеров, а не вечная мерзлота, быстро уменьшается. Времени на устранение осталось совсем мало, из-за постепенного проникновения талой воды, опасные вещества вскоре могут существенно распространиться.
Из вечной мерзлоты появляются микроорганизмы с непредсказуемыми последствиями. Инцидент на северо-востоке Сибири демонстрирует опасность. Там в 2016 году на полуострове Ямал скончался двенадцатилетний мальчик, в больницу попали более 70 человек. Причиной стали возбудители сибирской язвы, которые находились в употребленном мясе больных северных оленей. Говорили, что с повышением температуры бактерия высвободилась из почвы и сначала заразила животных.
Около десятилетия назад исследователи обнаружили женщину, похороненную более 75 лет назад в селе в регионе вечной мерзлоты на Аляске, с вирусными частицами в легких. Они так хорошо сохранились, что из них можно было получить генетический материал возбудителя испанского гриппа – болезни, из-за которой 100 лет назад в мире свирепствовала тяжелая пандемия.
Бактерии в более глубоких слоях вечной мерзлоты обычно никогда не сталкивались с современными антибиотиками, но волей случая они все равно могут иметь резистентные свойства. Как сообщает команда Майнер, бактерии, устойчивые к таким средствам, как хлорамфеникол и стрептомицин, уже обнаруживали в почвах вечной мерзлоты.
«Мы очень мало знаем о том, какие экстремофильные микробы, живущие в очень разных условиях в течение долгого времени, могут появиться снова, – объясняет исследовательница из NASA. Они могли развиваться вместе с существами, например, гигантскими ленивцами или мамонтами, и мы даже не представляем, какой вред они могут нанести, если попадут в наши экосистемы».
Другим фактором является изменение климата. Необратимая обратная связь только начинается, во время и после последнего ледникового периода в вечной мерзлоте было заморожено гигантское количество органических останков животных и растений. Как объясняет эксперт AWI Гроссе, там, в вечной мерзлоте находятся невероятных 850 г. тонн (миллиардов тонн) углерода. Это примерно столько же, сколько и в атмосфере, где количество, однако, быстро увеличивается из-за наших выбросов. В живой биомассе во всем мире связано лишь около 550 г.тонн углерода.
Микроорганизмы продуцируют парниковые газы
«Следовательно, углерод вечной мерзлоты непременно должен оставаться в почве, увеличением растительности его выброс отнюдь не нейтрализовать», – подчеркивает Гроссе. Но в ходе таяния вечной мерзлоты микроорганизмы начинают разрушать имеющийся у них органический материал.
Во время процесса разложения парниковые газы (углекислый и метан) попадают в атмосферу. Это еще больше ускоряет изменение климата, и вечная мерзлота тает быстрее – заколдованный круг, который невозможно остановить. Усиливают этот процесс в результате изменения климата и сильные лесные пожары, похожие на те, которые в невиданных доселе масштабах свирепствовали в России и Канаде.
Вечная мерзлота может достигать примерно полутора километров в глубину, она состоит из горных пород, осадков или почвы и содержит различное количество льда, который связывает весь слой, как цемент. Сверху часто лежит слой почвы, толщиной 30-200 см, который размораживается летом, и снова замерзает зимой.
Только в арктических районах вечной мерзлоты насчитывается более 1100 поселений, в которых в целом проживает около 5 млн. человек, в том числе 1 млн. на побережьях. К 2050 году примерно 40% населенных пунктов могут избавиться от вечной мерзлоты, при этом может пострадать около 3,3 млн. человек.
Если лес горит, защитная вегетация на слое оттаивания теряется, и летняя жара может проникать глубже в почву, что ускоряет оттаивание, углубляет его слой и высвобождает до сих пор постоянно замороженный углерод. В то же время, по утверждению Гроссе, увеличение количества снега зимой в результате изменения климата означает, что земля будет защищенной от зимнего холода, и он больше не сможет проникать так глубоко, что также приводит к более глубокому оттаиванию.
Это еще проблематичнее, потому что изменение климата обычно поражает регионы вечной мерзлоты значительно сильнее, чем многие другие части Земли: потепление в арктических регионах происходит более чем вдвое быстрее, чем в среднемировом масштабе, говорит Гроссе. К концу века температура там способна вырасти на 8 °C. За то время в арктических регионах может исчезнуть до двух третей поверхностной вечной мерзлоты.
Гроссе говорит, что граница слоя оттаивания уже сместилась на несколько десятков сантиметров вглубь. В вечную мерзлоту. Это довольно немного, но надо учитывать, что такое происходит на огромной площади в десятки миллионов квадратных километров и, по прогнозам, граница может сместиться на несколько метров вниз еще в этом веке. Масштабы таяния мерзлоты, которые трудно представить.
Учитывая оттаивание почв, некоторые эксперты надеются на пригодные для сельского хозяйства территории на севере Канады, на Аляске и в Сибири. Гроссе настроен скептически, и он говорит, что вечная мерзлота просто так не превратится в пригодные земли.
Например, в центральной Якутии Советский Союз в ХХ веке специально вырубил лес в тайге в регионах вечной мерзлоты, чтобы освободить эти земли для сельского хозяйства, но значительную их часть уже давно забросили. Проблема состоит в том, что неравномерное распределение льда под землей вызывает деформации при таянии. Образуются непригодные для обработки бугры или малые озера.
Еще одной проблемой может стать водоснабжение. Многочисленные районы вечной мерзлоты с климатического взгляда являются полупустынями, там мало осадков, особенно летом. По словам исследователя AWI, имеющиеся сейчас водно-болотные угодья и озера существуют, прежде всего, потому, что вечная мерзлота создает барьер для поверхностных вод, и если она на глубине оттает, вода просочится и резервуары исчезнут.
В течение изменений климата нехватка воды летом будет усиливаться дополнительно. Увеличение вылова рыбы в арктических водах, шанс на новые сельскохозяйственные земли – сейчас в изобилии попыток найти положительные аспекты в таянии вечной мерзлоты, говорит Гроссе. Но, к сожалению, общая картина совсем другая.
Автор: Анет Штайн
Источник: Тиждень
Перевод: BusinessForecast.by
При использовании любых материалов активная индексируемая гиперссылка на сайт BusinessForecast.by обязательна.