fbpx
ОСТАННІЙ ПОДКАСТ
Підписуйся на найнауковішу розсилку!
І отримуй щотижневі новини науки і технологій

Ми під'їдаємо крихти cookies за вами. Навіщо це нам?

Читати

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Пардон за відволікалочку. Допоможи Куншт бути незалежним!

Повідомлення успішно надіслано

Для пошуку
введіть назву запису
Планета — 22.04.21
ТЕКСТ: Маркіян Прохасько
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Ми любимо тексти без помилок. Якщо ви все ж таки щось знайшли, виділіть фрагмент і натисніть
Ctrl+Enter.
За лаштунками глобальних змін. Частина 3: істина в воді

За найгірших умов південь України може зникнути під водою через глобальне потепління. Які ще нещастя може принести нам вода? З’ясовуємо у третій частини серії «За лаштунками глобальних змін». Першу і другу частини читайте тут і тут

Глобальні зміни клімату досі хочуть помічати не всі. При цьому люди частенько примовляють: «От у нашому дитинстві зима була така, що снігу було вище голови». Натомість у 2020 році в Україні майже не було ні морозів, ні снігу. Якоюсь мірою це справді природний процес.

 

Американець Браян Фейґен написав книгу «Велике потепління» про зміну клімату та піднесення й гибель цивілізацій. Він отримав за своє дослідження премію Американського археологічного товариства. На жаль, передмову до українського видання написав скептик, який ставить під сумнів сучасне глобальне потепління. Тож ситуація дещо абсурдна і може трохи заплутати читача. Тож вступ, можливо, варто пропустити, як і ура-соціалістичні передмови до перекладів світової класики радянських часів.

 

Тим часом, ця книга – приклад, як на Заході вже давно переплітаються різні науки. Адже Фейґен створив, за своєю суттю, мапу змін клімату багатьох регіонів світу за понад одне тисячоліття. Звичайно, десь інформації більше, десь менше, щось точніше, щось менш точне, але важливими є обриси історичних кліматичних змін у всьому світі. Хоча Браян Фейґен не першим придумав досліджувати історію клімату, він показує взаємозв’язок між кліматом і тим, як розвивалася цивілізація. Особливо раніше, коли технології були скупенькі порівняно із сучасними, і людство більше залежало від тепла, дощів, посух, вітрів, що прямо впливало банально на те, чи буде цього року що їсти. Втім клімат вже давно перестали вважати чимось, що є головним фактором розвитку цивілізації загалом.

 

Потепління у історії людства уже бували. Зокрема у 1000–1200 роках у Європі, Китаї та на заході Північної Америки. Проте за ним наступило похолодання, і воно тривало до ХІХ століття. А ось нове – антропогенне – потепління почалося десь у 1860 році і стало у центрі уваги у 1980-х. Його початок саме припав на час розпалу Промислової революції.

 

У 2001 році Міжурядова комісія з питань зміни клімату звернула увагу на дослідження трьох кліматологів: Майкла Мана, Реймонда Бредлі та Малкольма Г’юза22. Відповідно до нього, після 1860 року температура постійно зростає, зокрема внаслідок спалювання викопного палива. Це викликало дискусії щодо антропогенного потепління. Реконструкція температур отримала назву «хокейна ключка», адже у давніші періоди історії, щодо яких вдалося дослідити зміни клімату, температура коливалася вгору та вниз, але у перспективі трималася на одній лінії. А от у ХІХ столітті і до сьогодні зробила ривок вгору.

 

Але як знати, якою справді була температура 1000 років тому? Звичайно, дані про погоду найточніші в останні століття, коли ведуться спостереження і записи. Що далі у минуле, то менш точно. Однак, наприклад, давні цивілізації записували дані про рівень води у ріках. З цього можна робити висновки про кількість опадів. Крім того, документи містять згадки про посухи та повені. А в Японії та Кореї близько тисячі років велися звіти про цвітіння сакури (цьогоріч сакури зацвіли21 найраніше за весь час, за який ведуться записи – прим. ред.). Та найцікавіше – інше. 

 

Вчені можуть «заглянути» у минуле клімату на тисячі років завдяки вивченню так званих кернів. Керн – циліндричний стовпчик породи або льоду, який отримують при бурінні. Техніка бурить матеріал навколо майбутнього керна, який потрапляє у металеву трубу. Коли труба заповнюється, її разом зі зразком витягають на поверхню для дослідження. Керн можна побачити й у фільмі «Післязавтра», де науковці-палеокліматологи беруть зразки льоду в Антарктиді. Бур утворює свердловину, а в його трубу потрапляє зразок. Що глибше – то давніші відкладення.

 

Керни із морського дна складаються із різних шарів відкладень. У них містяться, наприклад, форамініфери – найпростіші морські та прісноводні організми, які використовують для визначення геологічного віку гірських порід. А от за відкладами шарів з озер можна побачити інформацію про посухи. Якщо вода відступила від берегів на якийсь час, а потім знову прийшла, то у шарі за той період буде інший матеріал.

 

У морських коралах є річні прожилки карбонату кальцію, які також вивчають кліматологи. Це схоже на вивчення річних кілець дерев, по товщині яких видно кількість опадів за рік. Ці прожилки містять ізотопи кисню.

 

Оксиген має три стійкі ізотопи: О16, О17 і О18. Ізотопу О16 найбільше – понад 99,7%. Ізотопу О18 трохи більше, ніж 0,2%. Але саме завдяки вимірюванню співвідношення цих двох ізотопів, наприклад, у коралах можна зробити висновок щодо температурних коливань у минулому. Коли води океану, де ростуть корали, були холоднішими, то у них накопичувалося більше «важкого» кисню, тобто О18. А коли були теплішими – тоді менше1.

 

Справа у тому, що молекули води, які містять важкий кисень, випаровується гірше, тож це свідчить про нижчі температури. У той самий час, молекули Н2О, які містять «легкі» О16, гірше конденсують. Відтак за вищої температури в опадах більше важких О18. Легкий же кисень більше випадає у полярних регіонах. Таким чином, кореляція важкого кисню в океані та легкого кисню у льодовиках може показати, скільки льоду покривало Землю.

 

Інколи з коралів можна отримати інформацію за 2–3 століття. Для цього потрібно проаналізувати відкладення кальцію у прожилках за кожен рік і вирахувати співвідношення ізотопів кисню у них. Подібно досліджують і керни льоду: за співвідношенням ізотопів кисню та водню у молекулах води (льоду). Керн з Антарктиди може містити інформацію за сотні тисяч років2.

 

Французький гляціолог – науковець, який досліджує кригу – Клод Лоріус одним із перших у світі попередив про зміни клімату, досліджуючи, «розшифровуючи» лід. Сам вчений говорить, що він з колегами зазирнув глибоко у минуле, щоб переконатися, що те, що відбувається у наші часи, – це не випадковий каприз природи. Це наслідок впливу людини, зокрема спалення викопного палива і лісів. Лише за одне покоління, за його словами, людство може змінити клімат. Наслідком цього є і буде загоряння лісів, танення льодовиків, зміна течій, збільшення кількості та посилення ураганів, затоплення островів3. Відтак, зміна температури навіть на 1–2 градуси може змінити краєвид2.

Теплий океан

 

Дуже велику частину СО2 з атмосфери вбирають океани. Зокрема саме вони відповідають за поглинання близько третини СО2, який походить від спалення викопного палива, знеліснення та виробництва цементу. Внаслідок цього відбувається закислення світового океану. Страждають організми, які поглинають із води карбонат кальцію (СаСО3, який у природі трапляється як вапняк, крейда, мармур, кальцит, арагоніт), і потребують його для своїх мушель і скелетів. Важко спрогнозувати, як саме це вплине на живі організми, наприклад, молюсків, але зміна балансу карбонату кальцію у воді спричиняє те, що істоти мусять витратити більше енергії, щоб отримати ту саму кількість карбонату кальцію, що раніше. Погану розвинутість рифів на сході тропічної частини Тихого океану пов’язують із нижчою насиченістю карбонатом кальцію, якщо порівнювати із заходом тропічної частини Тихого океану. Однак і у цій частині рифи можуть почати відчувати брак СаСО3 до кінця століття. Дослідження показують, що за період індустріальної епохи – приблизно 200 років – рівень pH океану знизився (тобто вода закислилася) на 0,1 одиницю, що еквівалентно зростанню активності іонів водню (Н+) приблизно на 25%. До кінця століття цей показник може сягнути 0,3–0,4 одиниці. До того ж найбільша різниця між льодовиковим і міжльодовиковим періодами, тобто мінімальними і максимальними показниками була 0,2 одиниці. А за останні приблизно мільйон років pH поверхні океану майже завжди був вищий, ніж в індустріальну епоху. Крім того, швидкість змін складу поверхні океану також дуже стрімка з геологічної точки зору4. До кінця століття показник може змінитися на 120%, чого не було щонайменше за останні 20 мільйонів років5. pH нейтрального розчину, як-от дистильована вода, становить 7 (за шкалою вимірювання величини водневого показника – pH). Але такого майже не буває, адже при контакті води з повітрям у ній розчиняється вуглекислий газ, і показник опускається до 6 і менше. Тож розчини зі значенням меншим, ніж 7, є кислими. А із більшими значеннями – лужними. Наприклад, показник шлункового соку становить від 1 до 2. Лимонної кислоти – приблизно 2. А ось мила для рук – 9–10. Для морської води цей показник становить приблизно 8.

 

Але океани не лише закислюються, але й нагріваються. Коли їхня температура підвищується, вони здатні поглинати менше CO26. Відповідно, його концентрація у повітрі зростає. Газ далі додає свою лепту до парникового ефекту, чим ще більше підвищує температуру.

 

Зараз океани нагрілися, розповідає Світлана Краковська, українська кліматологиня, керівниця Лабораторії прикладної кліматології Українського гідрометеорологічного інституту і дослідниця Антарктиди, яка була учасницею цілорічної Української антарктичної експедиції. Вона додає, що це сталося внаслідок надмірно нагрітої атмосфери7. Порушення балансу температур між різними шарами світового океану може призвести і до порушення апвелінгу – процесу, коли водні шари змішуються. За різної температури щільність води неоднакова, тож водні маси переміщуються. Так в океані відбувається кругообіг кисню та корисних речовин, що сприяють життю різних видів живих організмів. Порушення балансу може призвести до загибелі морських видів. Ними харчуються інші види, які, своєю чергою, також можуть загинути. Втрата призведе і до порушення балансу кисню та вуглекислого газу в океані, а відтак – і в атмосфері. Врешті, нагрівання океану призводить і до підняття рівня води, адже тепла вода займає більше простору8. У малих кількостях це дрібничка, але коли йдеться про світовий океан, то це суттєво. Розширення води через її нагрівання є одним із двох основних факторів, які впливають на щорічне підняття рівня світового океану. Інший чинник – танення льодовиків. Менш значним також називають злив використаної води із суші, яку перед цим викачали із надр9.

 

Світлана Краковська також зазначає, що через підвищення температури у різних частинах світу відбуваються кліматичні аномалії. Наприклад, у 2019 році східна частина Індійського океану була холодніша відносно західної. Через це у ній зменшилася кількість випаровування й опадів, зокрема над Австралією, що стало вагомою причиною катастрофічних пожеж на континенті7. У цьому є деяка іронія, але на початку 2020 року, наприклад, Уляна Супрун написала про пожежі в Австралії і нагадала, що у нас теж часто трапляються пожежі через необдумані підпали сухостою. Прийшла пора паління – і Україну задимило, як ніколи до цього. Апогей – пожежі у Чорнобильській зоні і підвищення рівня радіації внаслідок цього10.

 

З глобальними дослідженнями клімату пов’язані й українці. Керівник Національного антарктичного наукового центру Євген Дикий згадує про наукову модель, яку розробляє група професора Геннадія Міліневського, що свого часу був керівником Першої української антарктичної експедиції. Дослідники виявили, що можна передбачати за пів року наперед явища аномальних потеплінь у високих шарах атмосфери. Таке явище також передувало спустошливим пожежам у Австралії на початку 2020 року.

Планета Вода

 

Уявіть світовий океан, а після цього – як його поверхня опускається або піднімається на сотню метрів. Не йдеться лише про підняття на сотню метрів від сьогоднішнього рівня, адже рівень океану був і нижчим, ніж зараз. Наприклад, через кліматичні коливання, що зумовлювали періодичні зледеніння у плейстоцені (між 2,58 мільйона років тому і 11 700 років тому), коливався і рівень світового океану. Мінімуму рівень води досяг при останньому льодовиковому максимуму, коли океан опустився на 115–130 метрів нижче від сьогоднішнього рівня11. Ці дані показують, яким великим є потенціал зміни рівня океану. Логічно, що велика кількість льодовиків на планеті «вбирає» воду з океану. І так само логічно, що при таненні тих гігантських льодовиків, які є на планеті у наш час, рівень води світового океану зросте. А навіть кілька метрів можуть стати катастрофою для таких країн, як Нідерланди, частина земель якої розташована нижче за рівень моря.

 

Палеокліматологиня Морін Раймо разом із колегами зазначає, що в період середнього пліоцену (3,3–2,9 мільйона років тому) тривало потепління, приблизно співмірне із температурою, на 2–3 градуси вищою ніж у наш час. Рівень СО2 у повітрі також був схожим. Вивчення тогочасних умов могло би допомогти спрогнозувати співвідношення між температурою і рівнем СО2, а також рівнем танення льодовиків. На жаль, щодо цього вчені не дійшли єдиної думки. Однак коли температура підніметься на 2–3 градуси (Морін Раймо уточнює12, що 2–3 градуси порівняно із доіндустріальним періодом, тобто на 1–2 градуси порівняно із сьогоденням), то, відповідно до моделювання, рівень світового океану підніметься принаймні на 14 метрів. Десь сім із них буде наслідком танення Гренландського льодовикового щита, а ще п’ять – Західно-Антарктичного льодовикового щита. Ба більше, додаткові два метри виникають у розрахунках вчених тому, що раніше корінна порода регіону Західної Антарктиди у середньому пліоцені залягала вище ніж у наш час. Загалом вчені припускають, що рівень моря тоді був на 10–40 метрів вищим ніж сьогодні13.

 

Тож, імовірно, аж на сотню метрів вода від сьогоднішнього рівня навряд чи підніметься, адже зараз води у рідкому стані вже більше, ніж тоді, коли велика частина суші була вкрита льодом у часи льодовикового періоду. Проте в останні десятиліття рівень океану піднімається точно швидше, ніж за попередні майже три тисячоліття, і зростання рівня океану йде нога в ногу зі зростанням температури. На думку Морін Раймо, найближчим часом весь лід на Землі, звісно, не розтане. За її словами12, востаннє, коли це трапилося, концентрація СО2 була близько 1000 часток на мільйон, тоді як зараз це понад 400 часток на мільйон. Однак підняття океану навіть на кілька метрів затопить багато прибережних територій. До того ж у різних частинах планети вода піднімається по-різному. Наприклад, Атлантика піднімається швидше, ніж Тихий океан. Тому міста на атлантичному узбережжі можуть більше постраждати від підвищення рівня води14.

 

Тож танення льодовиків по всьому світу призведе до поступового підняття рівня води, і це спричинятиме катастрофічні наслідки. Льодовики існують на всіх континентах, крім Австралії, яка є найспекотнішим материком на планеті. Вони утворюються там, де сніг накопичується скоріше, ніж тане. Здебільшого вони розподілені між приполярними областями, але малий відсоток є також у високих горах. Льодовики є джерелом багатьох, зокрема великих, рік світу, які мають льодовикове живлення. З таких рік черпає воду близько третини населення планети. Оскільки зміни льодовиків порівняно повільні, то вони є одним з важливих показників змін клімату на планеті загалом. Станом на сьогодні льодовики мають тенденцію танути. Наприклад, із 1970-х років перуанські Анди втратили щонайменше 22% льодового покриву. Зокрема льодовикова шапка Келькая щороку відступає на понад пів сотні метрів2.

 

У 2019 році на сайті The Washington Post вийшов матеріал15 про кліматичну обсерваторію «Зоннблік» в Австрійських Альпах. Вона розташована на висоті понад три кілометри, її збудували у 1886 році. Відтоді середньорічна температура у районі обсерваторії зросла на 2,1 градуса, що удвічі більше, ніж у середньому на планеті. Раніше будівля трималася на льодовику. Тепер внаслідок потепління потрібно було внести у основу конструкції багато сталевих елементів, щоб будівля не розвалилася на шматки. Схожі дані, що свідчать про потепління в регіоні, надходять також із сусідніх обсерваторій. Людство почало збирати достатньо даних, щоб визначити середню температуру на планеті, з 1850 року. А одним із найінтенсивніше «підігрітих» місць на планеті є містечко Нуїксут на Алясці, що потепліло на чотири градуси.

 

Дослідження льодовиків у Ґренландії ще між 1989–1993 роками також дозволили заглянути у минуле клімату на 100 тисяч років. Виявилося, що клімат світу переходив з одного стабільного стану в інший. Очевидно, навіть довгі для нас перехідні періоди у контексті всієї історії клімату – порівняно короткі. Також вже тоді з’ясувалося, що танення льодовиків Ґренландії впливає на рівень світового океану більше, ніж вважали раніше16. А тануть вони доволі швидко.

 

Якби льодовиковий щит Ґренландії розтанув повністю, то рівень світового океану піднявся би на понад сім метрів. Водночас якби розтопився весь лід Антарктиди, то рівень світового океану піднявся б на понад 60 метрів. Це вплинуло би і на Україну: затопленими стали б Причорномор’я та Приазов’я.

 

Журнал «National Geographic» опублікував статтю17 про моделювання танення льодовиків у світі. За розрахунками, поданими у цьому матеріалі, якби весь лід у світі розтав, світовий океан піднявся б майже на 66 метрів. Середня температура на планеті мала б становити не 14,5 градуса, а 26,7. Значна частина Канади та США була б затоплена, зокрема Нью-Йорк, Новий Орлеан, Г’юстон. У Південній Америці басейн ріки Амазонки став би затокою Атлантичного океану, а столиця Аргентини, Буенос-Айрес, також зникла б. Африку затопило б найменше – цю модель використали у фільмі-катастрофі «2012» виробництва 2009 року.

 

Європа, хоч і маленька, але доволі густонаселена. «Схуднуть» під тиском води Британія, Італія, Франція, Румунія, Росія, країни Балтії та Скандинавії. Майже повністю зникнуть Данія та Нідерланди, а також велика частина Німеччини та України. Наприклад, від Криму залишаться Кримські гори, також майже повністю або значною мірою затопить принаймні ще чотири південні області країни.

 

Якщо рівень світового океану підвищуватиметься, то Венеція потоне. У ХХ столітті місто опустилося на 23 сантиметри через викачування ґрунтових вод. У 1983 році це робити заборонили, і місто перестало опускатися. Проте якщо на початку ХХ століття площу святого Марка у Венеції затоплювало у середньому чотири рази на рік, то у кінці століття це могло траплятися 90 разів. Якщо не вжити заходів, то ще до 2050 року місто піде під воду, стверджує міська влада18.

 

До слова, ще недостатньо вивченою, але цікавою є тема відтоку води вглиб Землі. У будь-якому разі, такий відтік води дуже повільний. Вчені досліджують, чи існує циркуляція води між океанами, поверхневими водами і водою, яка залягає глибоко у мантії планети. Хоча вони схиляються до того, що вода таки відходить у мантію, результати цих досліджень дуже приблизні. Згідно із ними у природі існує цикл, відповідно до якого рівень океану то опускається, то піднімається залежно від того, скільки води проникає глибше у літосферні плити. Це, своєю чергою, залежить від дуже різних факторів, як-от рух плит, їхній вік тощо. Відповідно до різних моделей, за припущеннями дослідників, океан опустився внаслідок просочування води у мантію принаймні на п’ять метрів за останні 230 мільйонів років19. Та відтік води все одно у тисячі разів повільніший, ніж зростання рівня світового океану через глобальні зміни клімату20.

 

Очевидно, затоплення суші внаслідок підняття світового океану станеться не за день, а поступово, однак усім людям, які житимуть на потенційно затоплених теренах, доведеться кудись переміститися. В межах України переселення буде ще не таким критичним, проте варто пам’ятати, що ці процеси не будуть відбуватися лише у межах окремих держав, а глобально. Більш густонаселені регіони в основному розташовуються ближче до морів та океанів. Якби потоп стався зараз, то 600 мільйонів мешканців Китаю мусили б кудись переміститися. У майбутньому цих людей буде більше. До прикладу, Шанхай і Гонконґ також зникнуть.

 

Австралія хоча і не є густозаселеною, проте і тут будуть проблеми. Океан затопить території, де мешкає ⅘ усіх австралійців, тобто велику частину найкращих для життя земель, адже вглиб континенту Австралія – посушлива пустеля.

 

Якби розтав весь лід в Антарктиді, вона не мала б тих контурів, що зараз. Твердь континенту у деяких місцях перебуває нижче від рівня океану. Проте лід заповнює низини і піднімається на кілька кілометрів над рівнем моря. Тому площа суші без льоду в Антарктиді значно менша, ніж із льодом. (Більше про дослідження Антарктиди, її правовий статус, а також про кліматичні зміни на континенті, я розповідаю у своїй книзі про подорож до української антарктичної станції «Академік Вернадський»).

 

Науковець Ігор Дикий згадує, що відповідні інститути вже прораховують, коли варто очікувати підняття рівня світового океану. Він додав, що зміни будуть поступовими, однак можуть викликати серйозні суспільні напруження через міграцію людей. Він нагадав про біженців до Європи, яких не всі хотіли приймати, однак вони продовжували прямувати на континент. Справді, як вплине на Європу і світ зникнення кількох багатих і густонаселених держав? Що робити людям, чия країна просто зникла? Немає ж ніякого міжнародного права на цей випадок. Нідерландам було б добре отримати шматочок Антарктиди до того, як їхня країна потоне.

 

ТЕКСТ: Маркіян Прохасько
Ілюстрації: Каталіна Маєвська
Посилання
Статті
Наука
Біт у мішку

Як виміряти та впорядкувати масиви інформації, які постійно збільшуються? На допомогу приходить математична теорія інформації!

Біологія
Як допомогти котам, що постраждали від війни

Як допомогти котам, що втратили свій дім внаслідок воєнних дій, адаптуватися до притулку або нової домівки та як війна впливає на їхню поведінку?

Суспільство
Ігри на справедливість. Уривок з книжки «Поведінкова економіка» Річарда Талера

Чому люди часто обирають співпрацювати, а не діяти егоїстично, навіть якщо це вигідно? Пояснює економіст Річард Талер.

Промо
Проєкт інтелект. Воєнний сезон. Епізод 2: Кібервійна

Як росія веде війну з Україною у кіберпросторі?

Технології
Що упало, те пропало: чому не варто чіпати збиту авіацію ворога

Які загрози приховує розбита авіація та як убезпечити себе та інших від небезпек? З'ясовуємо з авіаекспертом і хіміком.

Біологія
Гриби зі смаком лобстера. Які їстівні дикороси можна знайти в Україні

Де шукати дикі їстівні рослини й гриби та як їх готувати? Розповідає ботанік Олексій Коваленко.