Антарктическое таяние: природный или антропогенный процесс?
Аннотация
Процесс и механизм таяния антарктического ледового щита и его влияние на глобальное изменение уровня моря являются основными проблемами, вызывающими общемировую обеспокоенность и горячие споры в течение последних лет. Теория глобального потепления элегантно объясняет повышение уровня моря из-за парникового эффекта CO2 как следствие человеческой деятельности, ускоряющей дегляциацию Антарктики. Однако наблюдения показывают, что подледниковая вода, такая как озеро Восток под антарктическим ледяным покровом, возникшая вследствие таяния грунта, является важным источником воды, способствующим повышению уровня моря. Кроме того, подледниковое таяние способно уменьшить опору ледяных шельфов, что может привести к истончению ледника, его сокращению и отступлению от существующей линии границы. Мы посчитали, что высокий тепловой поток в горных породах под ледниковым щитом приводит к его термическому нагреву и таянию и тем самым может объяснить глобальное повышение уровня моря. Мы считаем, что наиболее важными причинами таяния базального льда являются вулканические воздействия вследствие эффекта рифтинга, высокий тепловой поток и другие геотермальные ресурсы. Эти недавние находки таяния льда под Антарктидой подчеркивают необходимость более глубокого понимания подледниковых геотермальных источников, их гидрологического взаимодействия с морскими окраинами и возможной роли в глобальном изменении климата.
Об авторах
Х. Тан
Китайский геологический университет (Ухань);
Далянский технологический университет
Китай
Китай
ведущая государственная лаборатория геологических процессов и минеральных ресурсов; ведущая государственная лаборатория прибрежной и морской инженерии
Ухань
Далянь
профессор кафедры (финансируется из программы Cheung Kong Scholar Министерства образования), является директором Центра глубинных подземных исследований (DURC) Даляньского технологического университета и ведущим профессором Китайского геологического университета (Ухань), Китай, вице-президентом Китайского общества механики горных пород и машиностроения CSRME, являлся председателем Китайской национальной группы Международного общества механиков горных пород. В 1984 году он начал писать свою докторскую диссертацию в Северо-Восточном университете, Шеньян, Китай, где и получил докторскую степень в 1988 году. В 1991 году он продолжил свою докторскую работу в Имперском колледже, Лондон, Великобритания. Затем в качестве гостя-академика он получил большой опыт работы в Канаде, Швеции, Сингапуре, Швейцарии и Гонконге. Он возглавляет несколько крупных исследовательских проектов в области механики горных пород, особенно в области анализа и мониторинга процессов разрушения горных пород в строительстве, и является главным научным сотрудником Национальной программы фундаментальных исследований 973. На сегодняшний день он опубликовал более 300 технических статей о механизмах разрушения горных пород и строительстве, а также является автором пяти китайских книг по механике горных пород и основным автором книги «Механизм разрушения горных пород», опубликованной CRC (Taylor & Francis Group, 2010 г., Великобритания).
Т. Чен
Северо-Восточный университет
Китай
Китай
Школа гражданской и ресурсной инженерии
Шеньян
Б. Гон
Далянский технологический университет
Россия
Россия
ведущая государственная лаборатория прибрежной и морской инженерии
Далянь
Список литературы
1. Kaus B.J.P. Heating glaciers from below. Nature Geosciences. 2013. Vol. 6. P. 683–884.
2. Mercer J.H. West Antarctic ice sheet and CO2 greenhouse effect: a threat of disaster. Nature. 1978. Vol. 271. P. 321–325.
3. IPCC. Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland, 2014. 151 p.
4. Blankenship D.D., Bell R.E., Hodge S.M., Brozena J.M., Behrendt J.C., Finn C.A. Active volcanism beneath the West Antarctic Ice Sheet and implications for ice-sheet stability. Nature. 1993. Vol. 361. P. 526–529.
5. Fahnestock M., Abdalati W., Joughin I., Brozena J., Gogineni P. High geothermal heat flow, basal melt, and the origin of rapid ice flow in central greenland. Science. 2001. Vol. 294. P. 2338–2342.
6. Bennett M.R. Ice streams as the arteries of an ice sheet: their mechanics, stability and significance. Earth-Science Reviews. 2003. Vol. 61 (3-4). P. 309–339.
7. Engelhardt H. Ice temperature and high geothermal flux at Siple Dome, West Antarctica, from borehole measurements. Journal of Glaciology. 2004. Vol. 50 (169). P. 251–256.
8. Maule C.F., Purucker M.E., Olsen N., Mosegaard K. Heat flux anomalies in Antarctica revealed by satellite magnetic data. Science. 2005. Vol. 309. P. 464–467.
9. Gramling C.A. Tiny window opens into Lake Vostok, while a vast continent awaits. Science. 2012. Vol. 335. P. 789–788. https://doi.org/10.1126/science.335.6070.788.
10. Petrunin A.G., Rogozhina I., Vaughan A.P.M. Heat flux variations beneath central Greenland's ice due to anomalously thin lithosphere. Nature Geoscience. 2013. Vol. 6. P. 746–750.
11. Schroeder D.M., Blankenshi D.D., Young D.A., Quartini E. Evidence for elevated and spatially variable geothermal flux beneath the West Antarctic ice sheet. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2014. Vol. 111 (25). P. 9070–9072.
12. Fisher A.T., Mankoff K.D., Tulaczyk S.M., Tyler S.W., Foley N., the WISSARD Science Team. High geothermal heat flux measured below the West Antarctic Ice Sheet. Science Advances. 2015. Vol. 1 (6). P. e1500093.
13. Khan A.A. Why would sea-level rise for global warming and polar ice-melt? Geoscience Frontiers. 2019. Vol. 10. P. 481–494.
14. Howat I.M., Porter C., Smith B.E., Noh M.J., Morin P. The reference elevation model of Antarctica. The Cryosphere. 2019. Vol. 13. P. 665–674.
15. Tang C.A., Li S.Z. The Earth evolution as a thermal system. Geological Journal. 2016. Vol. 51 (S1). P. 652–668.
16. Liu J. China confirms the existence of the World's largest canyon in the South Pole. 2016. [Электронный ресурс]. URL: http://english.cas.cn/newsroom/china_research/201601/t20160120_158955.shtml
17. Sieminski A., Debayle E., Lévêque J.J. Seismic evidence for deep low-velocity anomalies in the transition zone beneath West Antarctica. Earth and Planetary Science Letters. 2003. Vol. 216 (4). P. 645–661.
18. Raymond C.F. Energy balance of ice streams. Journal of Glaciology. 2000. Vol. 46 (155). P. 665–674.
19. The KamLAND Collaboration. Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements. Nature Geoscience. 2011. Vol. 4. P. 547–651.
20. Vries M.V.W.D., Bingham R.G., Hein A.S. A new volcanic province: an inventory of subglacial volcanoes in West Antarctica // Exploration of Subsurface Antarctica: Uncovering Past Changes and Modern Processes / eds. M.J. Siegert, S.S.R. Jamieson, D.A. White. Geological Society. London, 2017. Vol. 461. P. 231–248.
21. Weaver S.D. Volcanoes of the Antarctic plate and southern oceans. Journal of Volcanology and Geothermal Research. 1991. Vol. 47 (3-4). P. 368–369.
22. Lough A.C., Wiens D.A., Barcheck C.G., Anandakrishnan S., Aster R.C., Blankenship D.D., Huerta A.D., Nyblade A., Young D.A., Wilson T.J. Seismic detection of an active subglacial magmatic complex in Marie Byrd Land, Antarctica. Nature Geoscience. 2013. Vol. 6 (12). P. 1031–1035.
23. Loose B., Garabato A.C.N., Schlosser P., Jenkins W.J., Vaughan D., Heywood K.J. Evidence of an active volcanic heat source beneath the Pine Island Glacier. Nature Communication. 2018. Vol. 9. P. 2431.
24. Iverson N.A., Lieb-Lappen R., Dunbar N.W., Obbard R., Kim E., Golden E. The first physical evidence of subglacial volcanism under the West Antarctic Ice Sheet. Science Reports. 2017. Vol. 7 (1). P. 11457.
25. Joughin I., Tulaczyk S. Positive mass balance of the Ross Ice Streams, West Antarctica. Science. 2002. Vol. 295. P. 476–480.
26. Winberry J., Anandakrishnan S. Crustal structure of the West Antarctic rift system and Marie Byrd Land hotspot. Geology. 2004. Vol. 32 (11). P. 977–980.
27. Hulbe C.L., MacAyeal D.R. A new numerical model of coupled inland ice sheet, ice stream, and ice shelf flow and its application to the West Antarctic Ice Sheet. Journal of Geophysical Research. 1999. Vol. 104. P. 349–366.
28. Behrendt J.C., LeMasurier W.E., Cooper A.K., Tessensohn F., Tréhu A., Damaske D. Geophysical studies of the West Antarctic rift system. Tectonics. 1991. Vol. 10. P. 1257–1273.
29. Seroussi H., Ivins E.R., Wiens D.A., Bondzio J. Influence of a West Antarctic mantle plume on ice sheet basal conditions. Journal of Geographical Research-Solid Earth. 2017. Vol. 122. P. 7127–7155.
30. Jamieson S.S.R., Ross N., Greenbaum J.S., Young D.A., Aitken A.R.A., Roberts J.L., Blankenship D.D., Bo S., Siegert M.J. An extensive subglacial lake and canyon system in Princess Elizabeth Land, East Antarctica. Geology. 2016. Vol. 44 (2). P. 87–90.
31. Bingham R.G., Ferraccioli F., King E.C. Inland thinning of West Antarctic Ice Sheet steered along subglacial rifts. Nature. 2012. Vol. 487. P. 468–471.
32. Rogozhina I., Petrunin A.G., Vaughan A.P.M. Melting at the base of the Greenland ice sheet explained by Iceland hotspot history. Nature Geoscience. 2016. Vol. 9 (5). P. 366–369.
33. Ma H., Yan W., Xiao X., Shi G., Li Y., Sun B., Dou Y., Zhang Y. Ex situ culturing experiments revealed psychrophilic hydrogentrophic methanogenesis being the potential dominant methane-producing pathway in subglacial sediment in Larsemann Hills, Antarctic. Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. P. 237. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00237.
34. Conrad R. Control of microbial methane production in wetland rice fields. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2002. Vol. 64. P. 59–69.
35. Pattyn F. Antarctic subglacial conditions inferred from a hybrid ice sheet/ice stream model. Earth and Planetary Science Letters. 2010. Vol. 295. P. 451–461.
36. Koven C.D., Ringeval B., Friedlingstein P., Ciais P., Cadule P., Khvorostyanov D., Krinner G., Tarnocai C. Permafrost carbon-climate feedbacks accelerate global warming. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011. Vol. 108 (36). P. 14769–14774.
37. Wadham J.L., Arndt S., Tulaczyk S. Potential methane reservoirs beneath Antarctica. Nature. 2012. Vol. 488. P. 633–637.
38. Archer D. Methane hydrate stability and anthropogenic climate change. Biogeosciences. 2007. Vol. 4. P. 521–544.
Рецензия
Для цитирования:
Тан Х., Чен Т., Гон Б. Антарктическое таяние: природный или антропогенный процесс? Науки о Земле и недропользование. 2019;42(3):268-278.
For citation:
Tang C., Chen T., Gong B. Antarctic melting: Natural or Anthropogenic? Earth sciences and subsoil use. 2019;42(3):268-278. (In Russ.)
Просмотров:
255
Послать статью по эл. почте 
Оставить комментарий 
