Пыль. История современного мира в триллионе пылинок - Джей Оуэнс

Проблема грязи на снегу в том, что она влияет на альбедо. Это показатель отражательной способности. Он оценивается по шкале: 0 % – свет полностью поглощается, 100 % – полностью отражается. У свежего снега очень высокое альбедо, до 90 %. Именно поэтому он выглядит ярко-белым: от него сильно отражается свет. В мемуарах о работе на Гренландском ледяном щите ученый-климатолог Марко Тедеско писал, что «почти нет разницы между тем, чтобы глядеть прямо на солнце и смотреть на снег в солнечный день»[515]. (Для исследования ледяного щита просто необходимы сверхтемные солнцезащитные очки.)

Поскольку отражательная способность снега настолько велика, от него отскакивают солнечные лучи. Снег остается холодным и может накапливаться. Это «добродетельный круг», то есть петля положительной обратной связи. Выпадает свежий снег – отражается больше света – температура снижается – выпадает больше снега – сохраняется низкая температура… И так далее. Проблема в том, что есть и порочный круг. Более темный снег или грязный лед поглощают больше солнечной энергии и тают. Свежий снег тоже тает, а не оседает. Оголяется земля – тоже темная. Следовательно, нагревается и она.

По сути альбедо – простой принцип. Вот только на практике одна петля обратной связи наслаивается на другую, образуя сложные взаимосвязи. Беда в том, что это ускоряет потепление и таяние, из-за чего ледяные щиты и связанные с ними системы приближаются к экологическим точкам невозврата.

Давайте рассмотрим схемы таяния льда. Без вмешательства пыли тут, разумеется, не обошлось.

Начнем с самых крошечных масштабов. Арктическое лето удлиняется, а снег становится старее и теплее – из-за этого кристаллы льда с каждым годом увеличиваются. Они становятся более зазубренными и визуально грубыми, поэтому они похуже отражают свет, чем свежий снег. То есть они немного темнее. Более темный снег поглощает больше солнечного света и, как следствие, нагревается. Это первая петля обратной связи.

По мере таяния зимнего снега обнажается более темный и более твердый многолетний лед. Его альбедо значительно ниже: 30–60 %. Это значит, что он тоже поглощает больше солнечной энергии и нагревается [516]. Это вторая петля обратной связи.

Кроме того, ледники на протяжении тысячелетий стирали скалы, образуя большое количество мелкого осадка, который ученые называют «ледниковой мукой»[517]. Сильные ветры подхватывают эти частицы и уносят. Этот осадок соединяется с песком из пустынь Африки и Азии, а потом они вместе оседают на ледяной поверхности. К ним добавляются пепел и тефра от исландских вулканов, а также сажа от дизельных двигателей, дровяных печей и лесных пожаров – то есть чистый черный углерод, который активнее всего поглощает тепло и свет. Вся эта грязь еще сильнее снижает альбедо – вплоть до 20 %. В итоге лед поглощает в четыре раза больше света, чем отражает[518].

У этой пыли тоже есть свои петли обратной связи. «Теперь сезонный снежный покров сходит раньше, чем прежде. Следовательно, и почва, которую может раздувать ветром, весной оголяется раньше, чем прежде», – говорит Мари Дюмон из Французского национального центра метеорологических исследований [519]. Пыль раньше попадает на ледяной покров и быстрее запускает процесс таяния. Кроме того, из-за изменений климата земля становится теплее, оголившиеся скалы – суше, а ветры – сильнее. Таким образом, на лед летит еще больше пыли [520]. На основе данных спутникового дистанционного зондирования Дюмон и ее команда создали имитационную модель всей поверхности ледяной шапки Гренландии. Они обнаружили, что снижение альбедо свежего снега всего на 1 % приведет к потере еще 27 кубометров льда в год. Темпы таяния льда и обнажения земли удвоятся[521]. Это четвертая петля обратной связи.

Идем дальше. Чем выше температура, тем больше воды находится в жидком состоянии. Появляется более благотворная среда для роста водорослей. А чем больше пыли, тем больше питательных веществ они получают. «То есть весьма вероятно, что с увеличением количества пыли возрастет и число микроорганизмов», – говорит Дюмон. Недавние исследования показали, что микроорганизмы питаются фосфором, который выделяют местные скалы. Вот еще одна петля: пыль от оголенных скал стимулирует рост водорослей, а те затемняют ледниковый покров; это ускоряет таяние – обнажается еще больше скал. Водоросли вроде бы микроскопические, но мощны, когда скапливаются: до 13 % потерь ледяной поверхности в этом регионе – их вина[522]. Ледяной щит, который поначалу казался огромной белой пустотой, на деле – живая, дышащая, биологически динамичная среда с сотнями миллионов клеток на квадратный метр. В одной из самых суровых сред мира жизнь находит свой путь. А поддерживается эта жизнь формой материи, которая казалась самой скучной и инертной, но оказывается по-своему жизненно важной.

Картина могла бы быть прекрасной, если бы не разрушительность последствий. В целом-то она и сейчас прекрасная, ведь лед окрашен в темно-красный, оранжевый и зеленый цвета. Другое название Chlamydomonas nivalis – «кровавый снег». Но давайте вернемся к порочным кругам. Они никуда не делись.

С 10 по 11 июля 2012 года на Гренландском ледяном щите происходило беспрецедентное (и до сих пор не имеющее аналогов) событие: таяло 97 % поверхности![523] Лед таял на 80 градусах северной широты, то есть всего в нескольких сотнях миль от Северного полюса. Он таял даже на самой высокой точке (3,2 тыс. метров над уровнем моря). Ледяной щит должен быть замороженным – это его фундаментальная характеристика. Но те два дня он таким не был. В верхних слоях атмосферы образовался гребень высокого давления – и на остров хлынул более теплый атлантический воздух. А затем нагрев усугубился из-за сажи, прилетевшей с пожаров в Сибири и Северной Америке.

Каждый год по западному побережью США мы видим, что повышение температуры приводит ко все более мощным лесным пожарам. Ёсукэ Сато и его коллеги по Нагойскому университету предупреждают, что в современных атмосферных моделях более чем в четыре раза «недооценивается загрязненность арктического воздуха». Это оказывает «глубокое влияние» на глобальное потепление[524]. Другие ученые согласны, что сажа – повод для беспокойства: Кейтлин М. Киган обнаружила, что из-за черного углерода льды Гренландии широкомасштабно таяли не только в 2012 году, но и в 1889-м [525]. Ее команда также выявила еще один порочный круг: повторно замерзая, талая вода образует более темный слой льда в снежном покрове – из-за этого «снижается альбедо, а поверхность становится еще более восприимчивой к дальнейшему таянию».

Так что мы насчитали уже шесть взаимосвязанных петель обратной связи. Пересечений между минеральной пылью, углеродом, микробами и потемнением поверхности снега множество – возможно, бесчисленное.