Масса сезонного снежного покрова в Северном полушарии снизилась на 1,5 процента за последние сорок лет
С 1980 по 2018 год средняя масса сезонного снежного покрова в Северном полушарии снизилась на 49 гигатонн, что составляет порядка 1,5 процента от его сезонного количества. При этом 46 гигатонн составили потери в Северной Америке и только три гигатонны — в Евразии. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, континенты демонстрируют высокую пространственную неоднородность динамики снежного покрова: так, в Прибалтике наблюдалось непрерывное постепенное снижение количества снежных осадков, а в Восточной Сибири — их рост.
Отследить таяние и образование морского льда, а также разрастание и отступление покровных ледяных щитов, играющих важную роль в климатической системе планеты, значительно легче, чем оценить динамику сезонного снежного покрова. Снег обладает свойствами, создающими помехи для высокоточного мониторинга: ярко выраженной пространственной неоднородностью (в течение коротких промежутков времени на расположенных рядом территориях выпавший снег может быть мокрым или рыхлым, а затем уплотниться или покрыться коркой льда) и неопределенностью глубины. Снежный покров может нарастать и уплотняться, и это далеко не всегда приводит к заметному увеличению его площади. Климатологи указывают на это в качестве главного источника неопределенности при изучении его сезонной динамики.
Важно добиться более точной количественной оценки сезонного снега, так как он играет большую роль в климатической системе Земли: понижает температуру приповерхностного слоя воздуха и пополняет основные ресурсы пресной воды. Большая часть рек Северного полушария получает питание за счет таяния сезонных снегов.
Ученые под руководством Джуни Пулляйнена (Jouni Pulliainen) из Финского Метеорологического Института изучили многолетнюю динамику сезонного снежного покрова в Северном полушарии с помощью GlobSnow v.3.0 — системы обработки данных, полученных с датчиков AATSR ERS-2 и ATSR-2 на борту спутника Envisat. В исследование они включили области суши севернее 40 градусов северной широты за исключением горных территорий и поделили их на 5 регионов: A(Северная Европа и Прибалтика), B (Западная Сибирь), C (Восточная Сибирь), D (западная часть Северной Америки) и E (восточная часть Северной Америки). Для обработки были использованы данные о величине снежного покрова в марте с 1980 по 2018 год, так как на март приходится пик выпадения снега.
Авторы исследования установили, что средняя масса сезонного снежного покрова в Северном полушарии за период 1980-2018 составила 3062 гигатонны. При этом в Евразии за 38 лет она практически не изменилась, а в Северной Америке снизилась на 46 гигатонн (p=0,030). Оба материка продемонстрировали высокую региональную изменчивость: так, в Прибалтике количество снега с годами резко сократилось (p=0,02), а в Восточной Сибири, напротив, выросло (p=0,01), что и привело к почти нейтральному общему изменению на континенте. Однако, за счет серьезной потери снега в Северной Америке сезонный снежный покров во всем Северном полушарии с 1980 по 2018 годы уменьшился в среднем на 49 гигатонн (p=0,048). Климатологи отметили, что основными факторами, влияющие на него, являются краткосрочные погодные явления — локальные влажность и температура воздуха, которые подвержены изменчивости в связи глобальным изменением климата, и сохранение сезонного снежного покрова играет важную роль в стабилизации климата и восполнении пресноводных ресурсов.
Помимо сезонного снежного покрова на климат большое влияние оказывают и покровные льды суши, за которыми также проводятся регулярные инструментальные наблюдения. Недавнее исследование состояние Гренландского ледяного щита показало, что в 2019 он лишился 600 миллиардов тонн льда под влиянием антициклонов в приполярных широтах.
Марина Попова
В местах под снежным покровом она уже стала круглогодичным источником парниковых газов
За последнюю четверть века в аляскинской тундре произошла смена растительных сообществ и рост их первичной продуктивности на фоне увеличения высоты снежного покрова. Этот биом рискует стать круглогодичным источником углеродных выбросов: зимой с участков, покрытым снегом, уже выбрасывается в три раз больше углерода, чем с участков, где он отсутствует, а запасы углерода и азота в почвах под снегом уже выросли в четыре раза. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале AGU Advances. Арктическая многолетняя мерзлота — один из главных пулов углерода в его планетарном цикле. В арктических почвах законсервировано 1035±150 миллиардов тонн углерода и от 22 до 106 миллиардов тонн азота. В случае таяния мерзлоты почвенное органическое вещество, в котором заключены эти элементы, начнут разлагать микроорганизмы. Тогда углерод и азот будут окислены и попадут в атмосферу в виде парниковых газов, что может оказать значительное влияние на климатическую систему Земли. Одним из факторов риска для многолетней мерзлоты является высота снежного покрова: большое количество снега приводит к более низким температурам в течение вегетационного сезона, но осенью изолирует толщу мерзлоты от низких температур воздуха и способствует ее более глубокому сезонному протаиванию. Ученые под руководством Шона Педрона (Shawn Pedron) из Калифорнийского университета в Ирвайне исследовали влияние снежного покрова на потоки углерода из многолетней мерзлоте на Аляске. Для этого они измеряли глубину сезонно-талого слоя и отбирали керны из многолетнемерзлой толщи глубиной 164 сантиметра (n=25) и разделяли их на почвенные горизонты, а затем в лабораторных условиях измеряли в них микробное дыхание. Данные о высоте снежного покрова в течение года были получены из базы Toolik Environmental Data Center. Авторы исследования пришли к выводу, что с 1994 по 2021 год тундра постепенно превращалась из злаковой в кустарниковую. Первичная продукция за этот период выросла на 45 процентов (p < 0,05), а углерода в течение вегетационного сезона стало связываться больше на 6-13 процентов. С декабря по май под снежным покровом на глубинах 20-80 сантиметров температура была заметно выше (-0,75 ± 0,55 градуса Цельсия), чем на участках, где он отсутствовал (-8,6 ± 4,1 градуса Цельсия). Из-за повышения продуктивности растительности, нагрева почвы, а также ее уплотнения и проседания под снежной толщей, количество углерода и азота под снежным покровом за эти годы выросло в четыре раза. Ученые подчеркнули, что на участках под толщей снега аляскинская тундра превратилась в круглогодичный источник выбросов углерода: в зимний период с октября по май с них выбрасывалось по 267, а с участков, свободных от снега — по 87 грамм углерода с квадратного метра. Причем изотопный анализ возраста выбрасываемого углерода показал, что происходит эмиссия не только недавно ассимилированного из атмосферы углерода, но и того, что ранее был законсервирован в органическом веществе многолетнемерзлых почв. Недавно в таянии многолетней мерзлоты обвинили бобров: возле прудов на северо-западе Аляски, которые они создают или изменяют своей деятельностью, развиваются термокарстовые процессы и происходят выбросы метана.