Человек и океан

Почему нагревается океан? От чего страдают крабы и белые медведи? Какие островные государства переселяют людей из-за угрозы затопления? На эти и другие вопросы отвечают сотрудники Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН: океанолог Филипп Сапожников и климатолог океана Полина Вереземская.

Фото: pixabay/sharonang

— Нагревание океана — главный фактор глобального изменения климата. В XX веке климатические изменения повысили температуру океана на 0,1°C. Почему океан нагревается, и виноват ли в этом человек?

Полина Вереземская: Усиление парникового эффекта — ключевой фактор наблюдаемого глобального потепления. Главные виновники процесса — водяной пар и углекислый газ, чья вклад в парниковый эффект составляет около 95%. 

Водяной пар поступает в атмосферу с поверхности океана и водоемов суши, ледников и покрытых снегами участков. Углекислый газ выделяется живыми существами при дыхании, при извержениях вулканов и лесных пожарах, а также является основным продуктом сжигания углеводородного топлива. Деятельность человека остается определяющей в росте содержания в атмосфере СО2.

Парниковые газы переизлучают поглощенное тепло, нагревая в том числе поверхность океана, за счет чего усиливается испарение. В атмосферу в большем количестве поступают водяной пар и углекислый газ, содержание которого в океане весьма велико — в 60 раз больше, чем в атмосфере, а его растворимость с ростом температуры воды падает.

По оценкам ученых, в 2014 году только за счет сжигания ископаемого топлива и производства цемента в атмосферу поступило примерно 40 млрд тонн СО2. Конечно, существенную роль в балансе углекислоты играют и вулканы, как наземные, так и подводные. Однако их суммарный ежегодный вклад оценивается всего лишь в 0,13-0,26 млрд тонн. Это примерно в 150 раз меньше, чем техногенный выброс 2014 года.

— Какие сценарии будущего возможны, если все будет развиваться в том же ключе? И как может измениться ситуация, если сдержать рост температуры в пределах двух градусов Цельсия, что является целью Парижского соглашения?

Полина Вереземская: Система течений в Мировом океане, осуществляющая перераспределение тепла и газов в масштабе планеты, во многом аналогична кровеносной системе живого существа. Нагреваясь в экваториальных областях планеты сильнее, чем прежде, воды несут больше тепла в умеренные и приполярные регионы, прогревают воздушные массы, которые, соответственно, передают континентам больше тепла и влаги.

Эти воздушные массы, идущие с юго-запада, взаимодействуют с умеренными и арктическими, холодными и более сухими массами, сформированными на севере и северо-востоке. В результате возникают мощные циклоны, перемещающиеся с запада на восток, меняется зимняя погода: мы видим, что в декабре в европейской части России льют дожди и расцветают безвременники.

В то же время из-за потепления нарушилась граница «зоны обитания» мощных полярных циклонов в северном полушарии. И теперь они прорываются летом на континенты, понижая температуру воздуха и засыпая снегом зеленеющие поля и леса.

Океан — намного более инерционная система, нежели чем атмосфера. И даже если искусственно «затормозить» усиление парникового эффекта, общий тренд изменений в Мировом океане сохранится как минимум на десятилетия.

— Как нагревание и подъем уровня океана меняет жизнь морских обитателей? Какие виды уже стали жертвами изменения температуры воды?

Филипп Сапожников: Сейчас на слуху гибель кораллов на Большом барьерном рифе. Средняя температура вод в этой части Тихого океана поднялась, и фотосинтетические организмы, обитающие внутри животных, уже неспособны развиваться в поверхностных тканях множества видов кораллов. В результате их колонии погибают.

В связи с потеплением морей в умеренном поясе здесь получили возможность развиваться более тепловодные виды: от микроводорослей фитопланктона до крабов. Некоторые их разновидности постепенно заселяют полярные моря, распространяясь на север через Берингов пролив и конкурируя с местными видами беспозвоночных за ресурсы среды обитания.

Белый медведь испытывает в ряде районов оттаивающей Арктики сильный стресс на фоне сокращения площадей плавучих льдов — основы его охотничьих угодий.

Меняются миграционные пути некоторых видов рыб, смещаются сезонные циклы изменений планктонных сообществ. На фоне глобальных и разностепенных процессов прогрева поверхностной толщи вод происходят не менее глобальные — и столь же разностепенные — изменения морских экосистем практически по всему миру.

— Действительно ли подъем уровня океана грозит исчезновением целых островных государств, и чем это чревато для России?

Филипп Сапожников: Подъем среднего уровня Мирового океана происходит со скоростью чуть более 3 мм в год. Между тем островные государства зачастую приподняты над поверхностью моря всего на несколько десятков сантиметров. При этом за минувшие два с лишним десятилетия максимальное повышение уровня вод в отдельных областях Тихого океана составило около 23 см.

Сейчас в зоне непосредственного поглощения океаном находятся государства Тувалу и Кирибати. Их население переселяется на менее подверженные затоплению области суши. К слову, власти американского штата Луизиана также переводят на материк остатки индейских племен с постепенно уходящего под воду острова Жан-Шарль. В перспективе поглощение грозит многим другим обитаемым островам, в том числе Бермудам и Мальдивам. Согласно результатам моделирования, море скроет их к середине текущего столетия.

В Европе подтопление грозит дельтовым районам Нидерландов. В России — низким территориям, расположенным по берегам северных морей. Уже сейчас Россия ежегодно теряет от размытия береговой линии полярных морей до 468 квадратных километров суши. Это результат таяния вечной мерзлоты и штормового воздействия моря, которое больше не покрывается льдом на зиму в некоторых прибрежных районах.

— В чем отличие океанолога от маринолога — морского биолога? Чем конкретно занимаются океанологи сегодня? 

Филипп Сапожников: Морской биолог изучает жизнь морских организмов. Океанолог — это ученый, который исследует моря и океаны во всем комплексе явлений и процессов, их образующих, и степень его отношения к тому или иному из них определяется его конкретной специализацией.

Океанологи и био-океанологи изучают масштабные явления в жизни морей и океанов, рассматривая их комплексно, а также на значительных промежутках времени. Примерами могут служить крупные исследования структуры зоо- и фитопланктона северных морей, полувековых изменений донных сообществ Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей и Моря Лаптевых. При этом био-океанолог изучает любое из этих масштабных явлений в неразрывной связи со множеством факторов среды, действие которых рассматривается на разных промежутках пространства и времени.

Кроме био-океанологов, к ученым-океанологам также относятся физики океана, химики океана, геологи океана, климатологи океана и математики океана.