АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Глобальное потепление и повышение уровня мирового океана

Экспертиза РАН

Logo-ran.pngLogo-ran-black.png
Проводится экспертиза
Российской академией наук
Подробнее
Times2.svg

Экспертиза РАН

Arrow-Right.png
Logo-ran.png
Проводится экспертиза
Российской академией наук
Подробнее

Глобальное потепление и повышение уровня мирового океана — это взаимно обусловленные процессы долгосрочного изменения климатической системы Земли, характеризующиеся ростом глобальной средней температуры и непрерывным ускорением роста глобального среднего уровня моря.

Повышение уровня мирового океана является одним из наиболее значимых последствий глобального потепления, представляющих серьезную угрозу для прибрежных регионов и островных государств.

Глобальное потепление — это природное явление повышения глобальной средней приземной температуры атмосферы, океана и суши относительно доиндустриальных уровней (базового периода 1850–1900 годов), вызванное антропогенной деятельностью. Климатическая система накапливает избыточную энергию, при этом Мировой океан поглощает более 90% этого тепла.

Повышение уровня мирового океана — это непрерывный и ускоряющийся рост глобального среднего уровня моря, который является одним из наиболее значимых и необратимых в долгосрочной перспективе последствий изменения климата.

Согласно последним фундаментальным исследованиям ученых[1][2], представленным в Шестом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, Рабочая группа I)[3] и Специальном докладе об океане и криосфере (SROCC)[4], глобальный средний уровень моря неуклонно растет, причем темпы этого роста ускоряются. Климатическая система Земли претерпевает беспрецедентные изменения, движущей силой которых выступает накопление избыточного тепла. Современные исследования показывают, что Мировой океан поглощает около 92% избыточного тепла, поступающего в климатическую систему в результате человеческой деятельности, что делает его ключевым индикатором глобального потепления.

undefined

Роль океана в климатической системе

Океан является наиболее консервативным компонентом климатической системы Земли. Вследствие потепления примерно 92,5% дополнительной энергии в земной климатической системе поглощается океаном, увеличивая его теплосодержание. Это породило научный мем «глобальное потепление – это потепление океана» ("global warming is the ocean warming"). Современный рост глобальной температуры является реакцией на радиационный дисбаланс в климатической системе Земли (Earth Energy Imbalance, EEI), связанный с превышением приходящей солнечной радиации над исходящей длинноволновой радиацией[3].

Мировой океан выступает главным буфером климатической системы. По данным МГЭИК, океан поглотил более 90% избыточного тепла, накопленного в климатической системе в результате антропогенных выбросов парниковых газов. Это привело к неуклонному росту теплосодержания океана (Ocean Heat Content) на всех глубинах, что сопровождается его закислением (снижением pH) и снижением концентрации кислорода [4].

Наблюдаемые изменения температуры океана

За период с 1955 по 2003 год произошло значительное потепление верхних слоев океана[5]. Наиболее сильные тренды увеличения температуры наблюдаются в западной области тропического Тихого океана и восточной области тропического Индийского океана . Тренды увеличения температуры воздуха более сильны в субполярных и полярных широтах по сравнению с тропиками (примерно в два–четыре раза). Оба полярных океана продолжали нагреваться в последние годы, при этом Южный океан играет непропорционально важную и возрастающую роль в глобальном увеличении теплосодержания океана. Северная область Атлантического океан играет критическую роль в контроле над мультидекадными колебаниями теплообмена между океаном и атмосферой, что напрямую влияет на скорость прогрева климатической системы.

Механизмы повышения уровня моря

Повышение уровня Мирового океана происходит за счет двух основных процессов:

Термическое (стерическое) расширение воды

При нагревании вода расширяется, что приводит к увеличению объема океана. Термическое расширение обеспечивает примерно 50–60% вклада в рост уровня Мирового океана за счет стерического фактора. За период 1961–2003 годов вклад теплового расширения составил 0,42 ± 0,12 мм/год для слоя океана глубиной 0–3000 м [6].

Таяние наземных льдов

Второй основной причиной является усиление таяния наземных льдов – континентальных ледников и ледниковых щитов Гренландии[7] и Антарктиды[8]. Оценки относительной роли двух этих процессов колеблются от 50/50 до 60/40 в пользу таяния континентальных льдов. Согласно данным SROCC, за последние десятилетия потеря массы ледниковыми щитами Гренландии и Антарктиды многократно ускорилась (весьма высокая степень достоверности). В Антарктиде ускорение, отступление и быстрое истончение основных выводных ледников Западной Антарктиды вызваны подтаиванием шельфовых ледников теплыми океаническими водами. Именно убыль массы ледников, а не тепловое расширение, стала доминирующим фактором роста уровня моря в период 2006–2018 годов .

  • Гренландский ледяной щит: за период 2006–2015 годов Гренландия теряла лед со средней скоростью 278 ± 11 Гт/год, что эквивалентно повышению глобального уровня моря на 0,77 ± 0,03 мм/год[9][10]
  • Антарктический ледяной щит: в 2006–2015 годах Антарктический ледяной щит терял массу в среднем на 155 ± 19 Гт/год (0,43 ± 0,05 мм/год), главным образом из-за быстрого истончения и отступления основных выводных ледников Западной Антарктиды[9].
  • Горные ледники: ледники по всему миру (за пределами Гренландии и Антарктиды) теряли массу в среднем на 220 ± 30 Гт/год в 2006–2015 годах, что эквивалентно повышению уровня моря на 0,61 ± 0,08 мм/год.
Региональные вариации

Повышение уровня моря распределено неравномерно по всему миру. Наиболее сильный рост уровня в последние десятилетия отмечается в западной экваториальной области Тихого океана[11] (более 7 см за последние два десятилетия), тогда как в восточной области Тихого океана наблюдается даже понижение уровня на 2–3 см за последние 22 года [1].

⚠️Подсказка для ЕГЭ/ОГЭ

Глобальное потепление и подъем уровня Мирового океана — взаимно обусловленные процессы. Океан выступает главным буфером климатической системы, поглощая более 90% избыточного тепла, что ведет к его нагреванию и термическому (стерическому) расширению воды (вспоминаем физику: при нагревании объем жидкости растет).

Вторая ключевая причина подъема уровня — таяние наземных льдов (ледниковые щиты Гренландии и Антарктиды, горные ледники).

⚠️Обратите внимание! Таяние морского льда, т.е. плавающих айсбергов не повышает уровень Мирового океана (согласно закону Архимеда, объем вытесненной плавающей льдиной воды в точности равен объему воды, образующемуся при ее таянии). Уровень растет от таяния льдов суши.

Химико-экологический аспект: Поглощая избыточный углекислый газ (CO₂), океан закисляется (снижается pH) и теряет кислород, что разрушает коралловые рифы и морские экосистемы.

Географические последствия: затопление низменных побережий, малых островных государств и речных дельт, усиление береговой эрозии, засоление пресных водоносных горизонтов и сельскохозяйственных почв.

Физический аспект: Климатическая система обладает огромной инерционностью — подъем уровня моря будет продолжаться столетиями даже после полного прекращения антропогенных выбросов.

Причинно-следственная связь: Парниковый эффект → поглощение тепла океаном → термическое расширение воды + таяние литосферных льдов → подъем уровня Мирового океана → затопление территорий + закисление воды → угроза биоразнообразию и человеку.

Ускорение процессов

Глобальный средний уровень моря (ГСУМ) неуклонно повышается, причем темпы этого роста демонстрируют выраженное ускорение. За период с 1901 по 2018 год ГСУМ поднялся на 0,20 м (в диапазоне 0,15–0,25 м). Начиная с 1993 года, когда уровень океана стал измеряться высокоточными спутниковыми системами, его ежегодный прирост составил 3,1 мм, что привело к повышению уровня примерно на 10 см за последние 30 лет.

Скорость подъема уровня моря увеличивалась следующим образом:

  • 1901–1971 гг.: 1,3 (0,6–2,1) мм/год
  • 1971–2006 гг.: 1,9 (0,8–2,9) мм/год
  • 2006–2018 гг.: 3,7 (3,2–4,2) мм/год

Спутниковые измерения, начатые в 1993 году, показали, что глобальный средний уровень моря повышался со скоростью 3,1 ± 0,7 мм/год в период с 1993 по 2003 год. Это значительно превышает средние темпы подъема уровня моря в XX веке.

Будущие проекции и сценарии

Прогнозы МГЭИК показывают, что глобальный средний уровень моря будет продолжать повышаться на протяжении XXI века и в последующие столетия. Проекции к 2100 году (относительно периода 1995–2014 гг.) в зависимости от сценария социально-экономического развития (СЭР) выглядят следующим образом:

  1. СЭР1-1.9 (очень низкие выбросы): 0,28–0,55 м
  2. СЭР1-2.6 (низкие выбросы): 0,32–0,62 м
  3. СЭР2-4.5 (средние выбросы): 0,44–0,76 м
  4. СЭP5-8.5 (очень высокие выбросы): 0,63–1,01 м

К 2150 году прогнозируется повышение:

  1. 0,37–0,86 м по сценарию очень низких выбросов
  2. 0,98–1,88 м по сценарию очень высоких выбросов

Низковероятные, но высокорисковые события

Особую тревогу[3] вызывают процессы, связанные с нестабильностью морского ледяного покрова (например, нестабильность ледниковых уступов). При сценарии высоких выбросов (СЭР5-8.5) существует низкая вероятность, но высокий риск того, что повышение уровня моря может составить почти 2 метра к 2100 году и до 5 метров к 2150 году.

Долгосрочная перспектива

В долгосрочной перспективе уровень моря будет неуклонно повышаться в течение столетий и тысячелетий из-за фундаментальной инерционности климатической системы. Подъем уровня океана продолжится и после 2100 года, даже если человечеству удастся ограничить глобальное потепление порогом в 1,5 °C в текущем столетии. Особую тревогу вызывает нестабильное состояние морского ледяного покрова в Антарктике и риск необратимых потерь Гренландского ледникового щита, что в последующие столетия может привести к многометровому повышению уровня моря. В масштабе двух тысячелетий глобальный средний уровень океана поднимется примерно на 2–3 метра при ограничении потепления до 1,5 °C, на 2–6 метров при сценарии 2 °C, и на катастрофические 19–22 метра в случае потепления на 5 °C.

Уже в обозримом будущем повышение уровня моря и учащение экстремальных метеорологических явлений, как отмечается в выводах[8], создают критические угрозы для прибрежных сообществ и экосистем. Исторические экстремальные уровни моря, которые наблюдались лишь один раз в столетие, к 2100 году будут происходить ежегодно во многих регионах мира вне зависимости от сценария выбросов. Это неизбежно приведет к усилению эрозии береговой линии, затоплению низменных территорий — особенно малых островных государств и густонаселенных речных дельт — а также к засолению пресноводных водоносных горизонтов и сельскохозяйственных угодий. Особую опасность этот процесс представляет для низкорасположенных островных территорий, в частности тропических островов Тихого океана, значительные площади которых сегодня находятся всего в нескольких сантиметрах выше уреза воды.

Параллельно с этим под угрозой полного исчезновения оказываются уникальные прибрежные и морские экосистемы. Мангровые заросли, солончаки и коралловые рифы не успевают адаптироваться к стремительным темпам подъема воды и сопутствующему закислению океана. Ограничение глобального потепления уровнем 1,5 °C по сравнению с 2 °C позволит существенно сократить рост температуры океана, а также смягчить процессы закисления и понижения содержания кислорода в воде. Это, в свою очередь, снизит риски для морского биоразнообразия, рыболовства и экосистемных услуг. Тем не менее, даже при потеплении на 1,5 °C ожидается значительный сдвиг ареалов многих морских видов в направлении более высоких широт и рост ущерба для морских экосистем, причем при достижении 2 °C эти риски многократно возрастут.

В ответ на эти вызовы адаптация к повышению уровня моря уже осуществляется во многих регионах, однако, как подчеркивается в отчете МГЭИК, ее долгосрочная эффективность напрямую зависит от масштабов будущих антропогенных выбросов. В густонаселенных районах с высоким экономическим потенциалом применяется инженерная защита — строительство дамб и волнорезов, хотя этот путь требует колоссальных финансовых затрат. Альтернативой выступает адаптация на основе экосистем, включающая восстановление прибрежных водно-болотных угодий и мангровых лесов, что обеспечивает естественную защиту от штормов, секвестрацию углерода и поддержку биоразнообразия, однако такие меры имеют строгие пространственные и экологические пределы. В наиболее уязвимых регионах, где темпы подъема воды делают любую защиту экономически или физически невозможной, единственно реалистичным вариантом становится планируемое отступление — организованное переселение людей и перенос критической инфраструктуры. МГЭИК однозначно указывает: только радикальное и быстрое сокращение выбросов парниковых газов способно ограничить величину и скорость повышения уровня моря, предотвратив превышение адаптационных возможностей наиболее уязвимых прибрежных регионов.

Примечания

  1. ↑ Gulev, S. K., M. Latif, N. Keenlyside, W. Park, K. P. Koltermann //. North Atlantic Ocean control on surface heat flux at multidecadal timescales // Nature. — 2013. — Т. Vol. 499, iss. 7459.. — С. 464–467.
  2. ↑ Гулев, С. К. Глобальные изменения климата и мировой океан // Проблемы прогнозирования. — 2023.. — № № 6 (201). — С. 25–36.
  3. ↑ 1 2 3 Summary for Policymakers // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / ed. by V. Masson-Delmotte [et al.]. - Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2021. - 46 p. .
  4. ↑ 1 2 Meredith, M. Polar Regions / M. Meredith, M. Sommerkorn, S. Cassotta [et al.] // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner [et al.]. – Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2019. – P. 1–148. .
  5. ↑ Change I. P. O. C. Climate change 2007: Impacts, adaptation and vulnerability //Genebra, Suíça. – 2001. .
  6. ↑ Bindoff, N. L. Observations: Oceanic Climate Change and Sea Level / N. L. Bindoff [et al.] // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / ed. by S. Solomon [et al.]. – Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2007. – P. 387–432. .
  7. ↑ Алексеев Г. В., Кузьмина С. И., Уразгильдеева А. В., Бобылев Л. П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–63. .
  8. ↑ 1 2 Polar Regions / M. Meredith, M. Sommerkorn, S. Cassotta, C. Derksen, A. Ekaykin [et al.] // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, V. Masson-Delmotte [et al.]. – Cambridge : Cambridge University Press, 2019. – P. 1–148. .
  9. ↑ 1 2 Summary for Policymakers // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner [et al.]. - Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2019. - 36 p. .
  10. ↑ Алексеев Г. В., Вязилова А. Е., Глок Н. И., Иванов Н. Е., Харланенкова Н. Е. Влияние аномалий температуры воды в низких широтах океана на колебания климата Арктики и их предсказуемость // Арктика. Экология и экономика. 2019. Т. 3. № 35. С. 73–83. .
  11. ↑ Малинин В. Н., Смирнов М. А. Изменчивость уровня в тропической зоне Тихого океана и Эль-Ниньо – Южное колебание // Гидрометеорология и экология. 2022. Т. 68. С. 463–477. .

Литература

  • Алексеев Г. В., Вязилова А. Е., Глок Н. И., Иванов Н. Е., Харланенкова Н. Е. Влияние аномалий температуры воды в низких широтах океана на колебания климата Арктики и их предсказуемость // Арктика. Экология и экономика. 2019. Т. 3. № 35. С. 73–83.
  • Алексеев Г. В., Кузьмина С. И., Уразгильдеева А. В., Бобылев Л. П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–63.
  • Гулев, С. К. Глобальные изменения климата и мировой океан / С. К. Гулев // Проблемы прогнозирования. – 2023. – № 6 (201). – С. 25–36. – DOI 10.47711/0868-6351-201-25-36.
  • Карцхия Александр Амиранович ПРАВОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ПОВЕСТКИ КАК ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА: РОССИЙСКИЙ И МЕЖДУНАРОДНЫЙ АСПЕКТЫ // Социальные и гуманитарные науки. Отечественная и зарубежная литература. Серия 4. Государство и право. 2024. №2.
  • Межправительственная группа экспертов по изменению климата. Изменение климата 2021 — Физические основы. Издательство Кембриджского университета, 2023.
  • Малинин В. Н., Смирнов М. А. Изменчивость уровня в тропической зоне Тихого океана и Эль-Ниньо – Южное колебание // Гидрометеорология и экология. 2022. Т. 68. С. 463–477.
  • Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. Москва, 2013. 144 с.
  • Gulev, S. K. North Atlantic Ocean control on surface heat flux at multidecadal timescales / S. K. Gulev, M. Latif, N. Keenlyside, W. Park, K. P. Koltermann // Nature. – 2013. – Vol. 499, iss. 7459. – P. 464–467. – DOI 10.1038/nature12268.
  • Polar Regions / M. Meredith, M. Sommerkorn, S. Cassotta, C. Derksen, A. Ekaykin [et al.] // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, V. Masson-Delmotte [et al.]. – Cambridge : Cambridge University Press, 2019. – P. 1–148.
  • Bindoff, N. L. Observations: Oceanic Climate Change and Sea Level / N. L. Bindoff [et al.] // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / ed. by S. Solomon [et al.]. - Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2007. - P. 387-432.
  • Summary for Policymakers // Global Warming of 1.5 °C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5 °C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty / ed. by V. Masson-Delmotte [et al.]. - Geneva : World Meteorological Organization, 2018. - 32 p.
  • Summary for Policymakers // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / ed. by V. Masson-Delmotte [et al.]. - Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2021. - 46 p.
  • Summary for Policymakers // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner [et al.]. - Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2019. - 36 p.
  • Change I. P. O. C. Climate change 2007: Impacts, adaptation and vulnerability //Genebra, Suíça. – 2001.
  • Meredith, M. Polar Regions / M. Meredith, M. Sommerkorn, S. Cassotta [et al.] // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / ed. by H.-O. Pörtner [et al.]. – Cambridge ; New York : Cambridge University Press, 2019. – P. 1–148.

Категории

© Правообладателем данного материала является АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».
Использование данного материала на других сайтах возможно только с согласия АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ».