Арктика нагревается так быстро, что за этим уже невозможно следить без доли здорового скептицизма — и тем более без GPS. Михаил Дембелов (к. ф.-м. н., старший научный сотрудник Института физического материаловедения СО РАН) решил выяснить, как рост температуры связан с влажностью воздуха, и выбрал для этого суровый поселок Тикси в Якутии. Там, где зимой морозы под –30 °C, а летом вдруг случается настоящее плюс 24 °C. На первый взгляд кажется: чем теплее, тем больше влаги испаряется с земли и льдов — значит, воздух становится влажнее. Но всё оказалось сложнее и даже немного капризнее.
Обычно влажность в атмосфере измеряют с помощью радиозондов — таких метеорологических «разведчиков», которые запускают всего два раза в сутки. Дорого, редко и скучно. К тому же в российской Арктике станций с зондами — кот наплакал. На помощь пришли обычные GPS-приемники. Их главная работа — ловить сигналы спутников, но ученые давно заметили: эти сигналы чуть-чуть тормозятся в тропосфере, и задержка зависит от количества водяного пара. Грубо говоря, чем больше влаги в воздухе, тем медленнее доходит сигнал. А поскольку GPS-антенны работают круглосуточно, в любую погоду — хоть дождь, хоть туман, — то и данных получается море. 21 год наблюдений в Тикси позволил и сравнить, что показывают старые добрые радиозонды и современные спутниковые методы.
Выяснилась любопытная штука. В холода, примерно до –4 °C, влагосодержание растёт медленно — на 0,19 мм на каждый градус. Но как только температура поднимается от –4 до +6 °C (это в Тикси примерно соответствует концу мая — середине июня и началу осени), скорость роста резко взлетает до 0,9 мм/°C. Воздух буквально «высасывает» влагу из оттаивающей почвы и воды. Дальше — сюрприз. При температурах от +6 до +24 °C количество водяного пара в столбе атмосферы над Тикси застревает на уровне 16–18 миллиметров осаждённой воды. Как будто природа говорит: «Нет, больше не дам». А когда воздух прогревается выше +24 °C (в Арктике такое бывает, но редко), влагосодержание не растёт, а... начинает падать. Предполагается, что почва просто пересыхает — испаряться уже нечему. Вот так парадокс: чем жарче, тем меньше влаги в воздухе, если земля уже отдала всё, что могла.
Но главное даже не эти сезонные капризы, а долгосрочный тренд. За 21 год температура воздуха в Тикси выросла на 2,3 °C в сумме, то есть на 1,1 °C за десятилетие. Это выше среднего показателя по всей российской Арктике. А общее содержание водяного пара увеличилось примерно на 0,35 мм за десятилетие — причём данные и GPS, и радиозондов дали очень близкие цифры. На первый взгляд мелочь. Но водяной пар — главный парниковый газ (да, не углекислый!), и его рост запускает так называемую положительную обратную связь: теплеет → испарение растёт → пара больше → парник усиливается → становится ещё теплее. Арктика буквально сама себя разгоняет.
Ирония в том, что теперь можнот следить за этим процессом, даже не выходя из лаборатории. GPS-антенна размером с пиццу, немного хитрых формул — и пожалуйста: перед нами наглядная история о том, как вечная мерзлота постепенно сдает позиции, а атмосфера над Тикси становится всё более влажной и нестабильной. Если бы Арктика умела задыхаться, она бы, наверное, уже закашлялась. Пока же она просто нагревается быстрее всей остальной планеты — и держит нас в напряжении.
Исследование опубликовано в журнале «Известия Иркутского государственного университета. Серия: Науки о земле»
Изображение на обложке: разработано Magnific
