Симулятор подъёма уровня моря: тепловое расширение, ледники и динамика ледяных щитов

simulation intermediate ~15 min
Загрузка симуляции...

Формула

\text{SLR}_{\text{total}} = \Delta H_{\text{thermal}} + \Delta H_{\text{glaciers}} + \Delta H_{\text{ice sheets}}
\Delta H_{\text{thermal}} = \alpha \cdot \Delta T \cdot (1 - e^{-t/\tau})
\Delta H_{\text{ice sheet}} \propto \Delta T^{1.5-2} \cdot t \cdot (1 + t/t_0) \quad (\Delta T > T_{\text{threshold}})
\frac{dH}{dt} = a \cdot (T - T_0) \quad \text{(Rahmstorf semi-empirical)}
Подъём уровня моря — одно из наиболее значимых и необратимых последствий изменения климата. В отличие от температуры, которая относительно быстро реагирует на изменение выбросов, уровень моря обладает огромной инерцией — решения этого века определят линии побережий на тысячелетия. Этот симулятор раскладывает подъём уровня моря на три физических компонента. Тепловое расширение — наиболее предсказуемый: при нагревании вода океана расширяется, обеспечивая примерно 0,4 м на градус равновесного потепления. Этот процесс хорошо изучен, но медленен — глубокому океану требуются века для достижения равновесия, и тепловое расширение продолжается долго после стабилизации температуры. Таяние ледников и малых ледовых шапок приблизительно линейно зависит от температуры, но ограничено суммарно: все горные ледники содержат воды на подъём примерно 0,4 м. Многие ледники уже обречены на исчезновение. Динамика ледяных щитов — крупнейший источник как потенциального подъёма, так и неопределённости. Гренландский ледяной щит содержит 7,2 м эквивалента уровня моря; антарктические щиты — 58 м. Их отклик на потепление сильно нелинеен, с пороговым поведением около 1,5°C (Гренландия) и 3°C (Западно-Антарктический ледяной щит). Ниже этих порогов вклад скромный. Выше них нестабильность морского ледяного щита и обрушение ледяных клифов могут производить ускоряющееся таяние. Рамсторф (2007) продемонстрировал полуэмпирический подход, связывающий скорость подъёма уровня моря с температурной аномалией: dH/dt = a·(T − T₀). Эта простая модель воспроизвела наблюдаемый подъём уровня моря в XX веке и спрогнозировала 0,5–1,4 м к 2100 году в различных сценариях — на верхней границе тогдашних прогнозов процессных моделей. Визуализация побережья показывает человеческое измерение: даже умеренный подъём на 0,5–1 м угрожает сотням миллионов людей в низко расположенных прибрежных городах. Нелинейное ускорение вклада ледяных щитов означает, что разница между 2°C и 4°C потепления — это не просто удвоение затопления, а впятеро-вдесятеро худший результат.

Частые вопросы

Что вызывает подъём уровня моря?

Подъём уровня моря имеет три основных компонента: (1) Тепловое расширение — вода расширяется при нагревании, обеспечивая около 40% наблюдаемого подъёма. (2) Таяние ледников и малых ледовых шапок — около 25%. (3) Таяние ледяных щитов Гренландии и Антарктиды — в настоящее время около 35%, с ускорением. Вместе эти компоненты подняли глобальный уровень моря примерно на 20 см с 1900 года.

Насколько поднимется уровень моря к 2100 году?

МГЭИК AR6 прогнозирует подъём на 0,28–0,55 м при низких выбросах (SSP1-2.6) и 0,63–1,01 м при очень высоких (SSP5-8.5) к 2100 году относительно 1995–2014. Однако глубокая неопределённость в динамике ледяных щитов означает, что подъём свыше 2 м нельзя исключить при сценариях высоких выбросов — ключевая проблема для прибрежного планирования.

Почему ледяные щиты — главный источник неопределённости?

Динамика ледяных щитов включает сложные процессы — нестабильность морского ледяного щита, обрушение ледяных клифов, донное таяние тёплой океанской водой — которые трудно моделировать и могут проявлять пороговое поведение. Будучи запущенными, эти процессы могут ускоряться быстро. Западно-Антарктический ледяной щит особенно уязвим, поскольку бо́льшая часть его основания находится ниже уровня моря.

Что такое предопределённый подъём уровня моря?

Даже при немедленном прекращении выбросов парниковых газов уровень моря продолжал бы подниматься веками из-за тепловой инерции (океану требуется время для достижения равновесия) и медленного отклика ледяных щитов. Текущее потепление ~1,2°C предопределяет примерно 1,5–2,5 м долгосрочного подъёма, хотя основная часть произойдёт в течение столетий и тысячелетий.

Источники

Другие симуляции: Климатология

simulation

Симулятор углеродного цикла
simulation

Симулятор парникового эффекта
simulation

Симулятор ледово-альбедной обратной связи
View source on GitHub