Ученые Института наук о Земле помогли показать эффективность региональных климатических моделей Антарктиды
Международная группа ученых, в которую вошли доцент кафедры физической географии и ландшафтного планирования Алексей Екайкин и старший преподаватель кафедры гидрологии суши Сергей Попов, показала эффективность двух региональных климатических моделей Антарктиды. Исследователи сравнили результаты моделирования снегонакопления в центральной Антарктиде с инструментальными наблюдениями. Статья под названием «Модели баланса массы поверхности против инструментальных наблюдений: сравнение в районе озера Восток» была опубликована в журнале Frontiers in Earth Science.
Схема района исследований. V = станция «Восток».
Проведенное научное исследование представляет интерес и важность с позиций фундаментальной науки. Оно связано с изучением баланса ледовых масс Антарктиды и ее вклада в изменение уровня Мирового океана в свете текущих климатических изменений. Безусловно, имеются модели, описывающие изменения баланса ледовых масс, но их необходимо верифицировать на основе данных натурных гляциологических измерений. Если в прибрежной части Антарктиды имеется множество станций и полевых баз, на которых выполняются круглогодичные измерения, то во внутренних районах континента, который и представляет наибольший интерес, их всего несколько, особенно в индоокеанском секторе: «Амундсен-Скотт» («Южный полюс»), «Конкордия» и «Восток». Причем станция «Конкордия» была основана лишь в 2003 году, т.е. на полвека позже, чем станция «Восток». А это значит, что и ряды метеорологических и гляциологических наблюдений здесь на полвека короче. В этом смысле наблюдения на нашей станции являются поистине уникальными.
Участник исследования, старший преподаватель Института наук о Земле Сергей Попов
«Результаты этого исследования важны для тех, кто изучает баланс массы Антарктиды с помощью моделирования. В частности, интересует вопрос, как будет меняться накопление снега в будущем по мере глобального потепления – теоретически, оно должно увеличиваться и, таким образом, частично будет компенсировать потерю массы льда в краевых частях Антарктиды», – добавил другой участник исследования, доцент Института наук о Земле Алексей Екайкин.
В своей работе ученые впервые использовали данные о скорости снегонакопления на отечественной научной станции «Восток». По словам Алексея Екайкина, эти уникальные данные собирались на протяжении полувека.
«Во-первых, это самый длинный и непрерывный ряд SMB («баланса массы поверхности»), полученный по единой методике, в центральной Антарктиде. А во-вторых, данные собирались в уникальном месте – плоская поверхность ледника над озером Восток минимизирует ошибки, связанные с метелевым переносом, пространственной неоднородностью снегонакопления и т.д.», – уточнил доцент Института наук о Земле.
Даже малое уменьшение массы льда Антарктиды может привести к очень большому повышению уровня моря, поэтому мониторинг этих территорий проводится постоянно. Для измерения массы льда есть несколько независимых методов. Некоторые из них являются косвенными, то есть ученые изучают изменения высоты поверхности и гравитации, а один – прямой, масс-балансовый или input-output. Баланс массы льда Антарктиды – это разница между тем, сколько снега накопилось в зоне аккумуляции (в центральной части ледника), и тем, сколько льда убыло по краям за счет таяния и откола айсбергов.
Накопление снега в зоне аккумуляции Антарктиды или «баланс массы поверхности» (SMB), в свою очередь, измеряют разными способами: есть инструментальные измерения на снегомерных профилях и полигонах, есть данные по шурфам и кернам, а есть результаты моделирования. Тем не менее данных с полигонов и шурфов в настоящее время мало, и распределены они очень неравномерно. Поэтому чаще всего ученые используют в своей работе метод моделирования.
«Глобальные модели циркуляции тут не подходят, так как они имеют недостаточное разрешение по горизонтали и по вертикали, а также не очень хорошо «прорисовывают» приземный слой. Поэтому какое-то время назад начали появляться региональные климатические модели Антарктиды, специально заточенные для SMB», – подчеркнул Алексей Екайкин.
Такие модели необходимо верифицировать по инструментальным данным. В статье, опубликованной в журнале Frontiers in Earth Science, рассмотрены две региональные климатические модели Антарктиды. В ходе исследования удалось показать их эффективность. Таким образом ученые смогли подтвердить, что современные региональные модели справляются со своей задачей. Хотя еще недавно исследователям Антарктиды приходилось сталкиваться с завышениями в оценке SMB.
Я как раз отвечал за инструментальные данные SMB, которые мы измерили на Востоке: посчитал скорость снегонакопления для каждого месяца и года (по величине прироста снежного покрова и его плотности), ввел поправку на оседание снежной толщи. Ну и потом участвовал в интерпретации результатов, в написании текста самой статьи.
Доцент Института наук о Земле Алексей Екайкин
Исследование было совместно профинансировано Немецким исследовательским фондом (DFG, грант SCHE 1426/20-1) и Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ, грант № 17-55-12003 ННИО).