Геолог объясняет, что изменение климата — это нечто большее, чем просто повышение среднего уровня моря по всей планете.
Джерри Митровица на протяжении десятилетий бросал вызов общепринятым представлениям.
Будучи геофизиком в Гарварде, он изучает внутреннюю структуру Земли и процессы, влияющие на такие области, как наука о климате, миграция людей и даже поиск жизни на других планетах.
В начале своей карьеры он и его коллеги продемонстрировали, что тектонические плиты Земли движутся не только из стороны в сторону, что приводит к Континентальный дрифт , но и вверх и вниз.
Перенаправив внимание с горизонтали современной геофизики на вертикаль, он помог открыть то, что он сам называет постмодернистской геофизикой.
Митровица недавно возродила и вдохнула новую жизнь в старые представления о факторах, серьезно меняющих уровень моря, последствия которых очень важны для изучения изменения климата на состояние ледников и ледниковых щитов.
Мы встретились с Митровицей в его просторном офисе недалеко от знаменитой коллекции минералов Гарварда.
Хотя у него большой опыт публичных выступлений и множество наград, в обычной обстановке он говорит мягко и отвергает комплименты.
Он часто рассказывает о том, как его коллеги, аспиранты и преподаватели вдохновляли и вносили свой вклад в его работу.
Это может показаться нелогичным, но таяние ледников может привести к падению уровня моря в одном месте и повышению в другом, более отдаленном.
Некоторые из ваших недавних работ исследуют притяжение океанской воды и ледяных щитов.
Это было неожиданно.
Это просто закон притяжения Ньютона, примененный к Земле.
Ледяной покров, как Солнце и Луна, оказывает гравитационное притяжение на воду вокруг себя.
В этом нет никаких сомнений.
Что происходит, когда тает такой большой ледник, как Гренландский ледниковый щит? Происходят три вещи.
Сначала вся эта талая вода попадает в океан.
Так что общая масса океана обязательно увеличится, если ледяные щиты растают – как это происходит сегодня.
Во-вторых, уменьшается гравитационное притяжение, оказываемое ледяным щитом на окружающие воды.
В результате вода отходит от ледникового покрова.
В-третьих, когда лед тает, земля под ним поднимается; происходит откат. Каков совместный эффект таяния ледникового покрова, потока воды и уменьшения гравитации? Влияние гравитации велико.
Когда ледяной щит тает, уровень моря возле него падает. Это не интуитивно.
Вопрос в том, как далеко мы должны отойти от ледникового щита, прежде чем эффекты уменьшения гравитации и подъема коры станут достаточно малы, чтобы уровень моря начал повышаться? Это также не интуитивно понятно.
Это примерно 2000 км от ледникового щита.
Следовательно, если завтра лед Гренландии исчезнет, уровень моря в Исландии, Ньюфаундленде, Швеции, Норвегии – в радиусе 2000 км от Гренландии – упадет. На побережье Гренландии падение могло составлять 30-50 м.
Но чем дальше от Гренландии, тем больше возмездие.
Если ледниковый покров Гренландии растает, уровень моря в южном полушарии поднимется на 30% выше среднего.
Это очень много.
Что будет после того, как растает лед в Антарктиде? Если антарктический ледниковый щит растает, уровень моря вблизи него упадет. Но в северном полушарии он вырастет больше, чем ожидалось.
Этот узор известен как следы уровня моря, поскольку каждый ледяной покров имеет разную геометрию.
Гренландия дает одну геометрию изменения уровня моря, а Антарктида — другую.
Горные ледники имеют свои следы.
Этим объясняется изменчивость уровня моря.
Это также важная возможность.
Если кто-то отрицает, что изменение климата вызвано географическими различиями в изменении уровня моря (то есть, он не везде повышается одинаково), вы можете сказать: «Это неправда, потому что таяние ледниковых щитов приводит к географически изменчивым изменениям уровня моря».
Эту изменчивость можно использовать для расчета, сколько процентов поступает из Гренландии, сколько из Антарктиды, сколько из горных ледников.
Источник плавления можно определить.
И это важный аргумент с точки зрения общественного риска.
Почему источник плавления так важен? Если вы живете на восточном побережье США или Голландии, вам не нужно беспокоиться о том, как изменится глобальный уровень моря.
Несколько лет назад я был в Голландии и пытался убедить местных жителей, что им следует меньше беспокоиться о таянии ледникового покрова в Гренландии, чем в Антарктиде.
Но это не воспринимается.
Когда я читаю лекции, люди просто качают головами.
Они не верят мне, когда я показываю эти круги вокруг тающего ледникового покрова Гренландии, обозначающие область, где уровень моря упадет. Наша интуиция основана на прогулке по берегу или использовании водопроводных кранов.
Он не основан на размышлениях о том, что произойдет, если один из крупнейших ледниковых щитов растает. 
Тающий ледниковый щит влияет на уровень моря двумя способами.
Уменьшение гравитационного притяжения снижает уровень моря возле щита.
В то же время вода, попадающая в океан, поднимает его.
Поэтому, если ледниковый щит Гренландии упадет в море, таяние воды значительно повысит уровень моря.
Но в соседних странах будет зафиксировано снижение уровня.
Почему вы уверены, что ледники планеты, включая полярные шапки, будут продолжать таять? Один из способов понять, куда движется наш мир с потеплением, — это запустить климатическую модель.
Другой вариант — оглянуться назад во времени и спросить, что делали ледяные щиты в последний раз, когда температура была такой же или немного выше.
Сейчас мы находимся в теплом промежуточном периоде между ледниковыми циклами.
Если бы люди не потеплели климат, Земле пришлось бы готовиться к вступлению в следующий ледниковый период в будущем.
Последний межледниковый период перед этим был около 120 000 лет назад. Конечно, 120 000 лет назад люди не имели никакого влияния на климат. Это была естественная изменчивость климата.
Как вели себя ледяные щиты в последний раз, когда климат был таким теплым? В последний раз, когда было так же тепло, как сейчас, ледяные щиты, которые мы считаем стабильными, исчезли, хотя и не быстро.
Так почему же нам ожидать чего-то иного в ближайшие несколько сотен или тысяч лет? Для этого не будет причин, если мы не сделаем что-то, чтобы повернуть этот процесс вспять.
Хорошо, предположим, мы ожидаем, что потепление приведет к таянию ледниковых щитов и повышению уровня моря.
Но где доказательства того, что мы наблюдаем этот процесс сегодня? Среднее изменение уровня моря в XX веке составляло 1,2 мм в год. За последние 20 лет мы наблюдаем среднее изменение на 3 мм в год — рост в 2,5 раза по сравнению с ХХ веком.
Очень хороший аргумент для скептиков, утверждающих, что ничего не меняется или не становится хуже.
Уже стало хуже.
И если вы оглянетесь на тысячи лет назад, вы найдете много полезных инструментов.
Записи затмений, или Римские аквариумы.
Что римские аквариумы могут рассказать нам об уровне моря? Во времена Октавиан Август Богатые римляне строили аквариумы.
Рыбаки приходили со своим уловом и клали его туда, чтобы рыба была свежей, когда они будут готовы ее съесть — римляне хотели сохранить рыбу живой в течение нескольких дней или недель.
Римляне были инженерами, поэтому строили эти водоемы очень точно по уровню моря.
Необходимо, чтобы стенки были не очень низкими, потому что во время прилива рыбы могут уплыть, и не очень высокими, чтобы волны обновляли воду в аквариумах.
Курт Ламбек, профессор Австралийского национального университета, понял, что, изучая сегодняшний уровень моря по сравнению с высотой стенок этих аквариумов, можно сказать, как изменился уровень моря за последние 2500 лет. Если бы уровень моря поднялся за последние 2500 лет с той же скоростью, с которой он поднялся в 20 веке, эти аквариумы находились бы под водой на глубине 4 метра – и я могу вас заверить, что это не так.
Вы можете их увидеть.
Вы можете прогуляться по берегу и увидеть их оттуда.
Это говорит о том, что уровень моря не мог повышаться такими темпами, которые мы наблюдали в 20 веке, в течение длительного времени.
Уровень моря за последние 2500 лет не поднялся так сильно, как в 20 веке.
Что могут рассказать нам об изменении климата вавилонские записи затмений 2500-летней давности? Можно изучить эти записи и точно сказать, в какой момент в Вавилоне было зафиксировано затмение.
Тогда можно произвести расчеты и сказать, когда бы произошло это затмение, если бы с этого момента не изменилась текущая скорость вращения Земли.
И это можно сделать для греческих, арабских, вавилонских, китайских записей затмений – как это сделал британский профессор Ф.
Ричард Стивенсон.
Он построил таблицу, как и другие ученые до него, с большим набором подобных затмений и показал отчетливо видимое замедление скорости вращения Земли за последние несколько тысяч лет. Допустим, 2500 лет назад вы синхронизировали двое часов.
Некоторые точно держали время, а другие были связаны с Землей, что замедляло ее вращение.
Через 2500 лет они будут рассинхронизированы на 4 часа.
Это замедление.
Поэтому мы знаем, что скорость вращения Земли замедлялась за последние 2500 лет. Но мы прогнозируем не замедление Земли.
Почему вращение Земли вообще должно замедляться? Недавно я опубликовал в журнале Science Advances статью на тему « Загадки Мунка «Мы показали, что это происходит по трем разным причинам.
Одна из них — «приливная диссипация».
Приливы обрушиваются на побережье, рассеивая энергию, и по ряду причин замедляют вращение Земли.
Другая причина — довольно тонкое взаимодействие между железным ядром и каменистой мантией Земли, которая замедляет скорость вращения, которую мы наблюдаем, находясь на поверхности планеты.
Это что-то вроде жидкостного трения в трансмиссии автомобиля? Связано ли это с вязким взаимодействием внутренней и внешней частей планеты? Это не трение, но очень близко.
Дело в том, что у нас одна жидкость движется вокруг другой жидкости, только с другой скоростью.
Если они не синхронизированы, их скорости влияют друг на друга.
Но да, вы правы, говоря, что между ними есть связь.
Это второй эффект. На берег обрушиваются приливы и происходит то, что геофизики называют соединением ядра и мантии.
Оба эффекта можно предсказать достаточно точно, но остается еще один фактор – он связан с ледниковым периодом, и мы его тоже моделируем.
То есть мы получаем приливное рассеяние, спаривание ядра и коры и добавляем эффект ледникового периода, в котором я эксперт. И посмотрите: мы сложим все три этих эффекта вместе и вычислим именно то четырехчасовое замедление, которое мы получили в реальности.
В чем заключается эффект ледникового периода? Земля становится ближе к сфере.
20 000 лет назад на полюсах льда было гораздо больше.
Когда на полюсах появляются ледяные шапки, они сжимают Землю с обоих полюсов, и она выравнивается.
Когда шапки расплавились, сплюснутая планета начала восстанавливать свою форму, становясь ближе к сфере, поэтому наша скорость вращения должна увеличиться – как у балерины или фигуриста.
Коррекция от ледникового периода обеспечивает увеличение скорости вращения.
Оказывается, эти три фактора — соединение ядра и мантии, восстановление полюсов после льда и приливная диссипация — объясняют изменения скорости Земли до 20-го века.
Что происходит сегодня? Нам нужно взять ту же модель ледникового периода и скорректировать ее с учетом вращения Земли в 20 веке.
Сделав это, мы получаем разницу, которую пока не можем объяснить.
Итак, мы говорим: ну, возможно, это связано с таянием полярных шапок или ледников.
Нам нужно взять последний доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата ( МГЭИК ), и посмотрите расчеты по таянию горных ледников.
Говорят, что ледниковые щиты не сильно изменились за XX век.
Они начали активно таять только в последние 20 лет, но ледники практически исчезли на протяжении всего 20 века.
Берём расчёты таяния из МГ-ИК, вычисляем их влияние на вращение — они должны замедлять вращение Земли, как в примере с фигуристкой — и сравниваем их с наблюдениями с поправкой на Ледниковый период. Выходит, вода стекает с ледников и замедляет вращение Земли, словно фигурист разводит руки в стороны? Да.
Ледники преимущественно расположены вблизи оси.
Они расположены недалеко от Северного и Южного полюсов, но большая часть океанской воды отсутствует. Другими словами, мы берем ледники в высоких широтах, таких как Аляска и Патагония, таем их и распределяем по планете.
Общим результатом является поток воды к экватору, поскольку материал с полюсов перемещается в океаны.
То есть таяние ледников и полярных шапок перемещает большое количество воды к экватору? Да.
Конечно, океан есть везде, но если вы перемещаете лед из высоких широт в океан, вы добавляете массу на экваторе и отнимаете ее у полярных областей, а это должно замедлить вращение.
Мы провели такие расчеты.
Мы также рассчитали, как эти ледники повлияют на ориентацию полюсов.
В обоих случаях наши расчеты точно соответствуют астрономическим и спутниковым наблюдениям с поправками на ледниковый период. В недавней статье мы продемонстрировали, что одно несоответствие остается в современных данных о вращении после поправки на ледниковый период, и это именно то, что должно быть, если ученые хотят поверить в то, как лед таял в 20 веке.
Учитывая такое количество этапов, вообще удивительно, что расчеты сошлись.
Это совершенно другой способ продемонстрировать таяние ледниковых щитов.
И очень хороший, потому что если вы посмотрите на Гренландию и скажете: «Ой, лед тает в южном секторе, вы видите уменьшение его количества», то неизвестно, что происходит в северном.
Невозможно построить целостную картину всего ледникового покрова Гренландии.
Но вращению не важно, южное оно или северное, оно зависит только от того, какая масса переместится из Гренландии в океаны.
Таким образом, вращение обеспечивает, по словам ученых, элегантную интегральную меру баланса массы полярных ледяных шапок.
Что вдохновило вас стать учёным? В моей семье всегда больше говорили об истории Возрождения, чем о науке.
Я единственный учёный в семье.
Я поступил в инженерные науки, по программе инженерной физики.
На третьем курсе я прошел курс по тектонике плит и подумал: «Ух ты!» И моей первой работой - это была идея моего куратора - была статья о причинах затопления западной части Северной Америки в период от 50 до 80 миллионов лет назад. Это было очень интересно.
Вы учитесь в институте, и уже публикуете работу, объясняющую, почему Северная Америка оказалась под водой, точнее, ее западная часть.
Почему? Некоторые говорят, что всё из-за льда, из-за изменения его объёма.
Чаще люди полагают, что это связано с изменением скорости возникновения тектонических плит. Но в статье, которую я написал с коллегами, мы показали, что такие континентальные наводнения обычно не происходят из-за изменений уровня моря.
Это результат вертикального движения континента, реакция на силы, которые приводят в движение тектонику плит и перемещают континенты вверх и вниз.
Многие результаты вашей работы кажутся абстрактными и нелогичными.
Это произошло случайно? В нашей науке есть много интересных проблем, которые можно увидеть собственными глазами.
Но глаза могут обманывать.
Ричард Фейнман, великий физик, иногда начинал свои лекции по физике с демонстрации того, как много можно сделать с помощью одной лишь интуиции.
Некоторые вещи они могли делать чисто интуитивно и получать примерно правильный ответ. А затем он привел им несколько противоречивых примеров.
И он сказал: «Вот почему нужна физика.
Вам нужно понимать, когда ваша интуиция может не сработать».
Я последователь Фейнмана.
Некоторые вещи можно объяснить, но ученый всегда будет сталкиваться с вещами, не соответствующими интуиции.
Из повседневного опыта пользования ванной не поймешь, что уровень воды возле ледников снижается.
Нужно привлечь что-то большее; в данном случае – второй заводь ньютоновской гравитации.
Нужно задействовать физику, иначе это никогда не будет объяснено.
Как к вам приходят неожиданные догадки? Думаю, некоторые учёные со мной не согласятся, но я считаю, что нужно просто дать себе время подумать.
Ученый должен иметь возможность обдумать имеющиеся факты.
Я настоятельно рекомендую своим ученикам развивать другие интересы, потому что лучший способ освободить время для размышлений — это отдохнуть от науки.
Со мной случалось, что в моих моделях я видел то, чего раньше не видел, и думал: «Ну, хороший учёный никогда бы не оставил это просто так».
Хороший ученый в такие моменты копается в этом и задает вопросы вроде: «Почему я это вижуЭ» Увидеть что-то неожиданное — одна из наград за занятия наукой.
Теги: #Популярная наука #Интервью #Экология #глобальное потепление #таяние ледников #ледяной щит #ледяные шапки #лед между нами тает
-
Новые Команды И Инструменты В Alibre Design
19 Oct, 24 -
Что Плохого В Работе На Результат?
19 Oct, 24 -
Регистрация Кириллических Доменов В Зоне Su
19 Oct, 24 -
Простой Способ Выучить Язык (Любой)
19 Oct, 24 -
Акселератор Qiwi Universe. Начинать
19 Oct, 24
