Nature: прочность льда на малых озёрах снижается из-за изменения климата

03.02.2023

Ученые предупреждают: выходить на лед на малых озерах с каждым годом
становится все опаснее. Из-за глобального потепления серьезно меняются
толщина, структура льда и вместе с этим – его несущая способность.
Такие выводы основаны на наблюдениях исследователей на озерах Северного
полушария, в том числе в Карелии. Результаты работы международного
коллектива ученых, в состав которого вошли карельские специалисты,
опубликованы в престижном международном журнале Nature
Communications.

Сотрудники Института водных проблем Севера КарНЦ РАН почти 30 лет
ведут наблюдения за состоянием льда небольшого озера Вендюрского,
расположенного в южной Карелии. Они обратили внимание на то, что
постепенно с годами изменились толщина и структура льда. Если раньше лед
в основном был прозрачный и прочный – так называемый, кристаллический,
то в последние годы все больше становится доля менее прочного белого льда.
При температуре воздуха -0,5 °C его прочность в два раза ниже, чем у
кристаллического.

Белый лед образуется, когда выпавший на поверхность льда снег
пропитывается водой и замерзает. Такое происходит, например, при
чередовании оттепелей и морозных дней, когда снег сначала тает, а потом
замерзает. В дождливые дни зимой снег пропитывается водой, при
последующем похолодании слякоть замерзает и превращается в белый лед.
Иногда на озерах снега так много, что под его давлением на поверхность
льда через трещины выдавливается вода и пропитывает нижний слой снега.
При последующем похолодании этот влажный снег замерзает. Таким
образом, белый лед на озерах в конце зимы в большинстве случаев
многослойный. Слои в нем могут быть разделены прослойками влажного
снега или воды.

– В ходе наблюдения на озерах мы с помощью ледобура и пилы извлекаем
пробу – блок льда. И если раньше это была монолитная глыба, основную
часть которой составлял прозрачный лед, то сегодня достать образец
целиком зачастую не удается. В теплые зимы лед на карельских озерах,
теперь преимущественно белый, мы извлекаем его из лунки по кускам,
потому что он представляет из себя «слоеный пирог» – несколько слоев
белого льда, разделенных водой или влажным снегом, – рассказала
руководитель исследования, заведующая лабораторией гидрофизики
Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Галина Здоровеннова.
На продолжительность ледостава, толщину и структуру льда влияет
изменение климата. Данные наблюдений с метеостанций в южной Карелии за
1950–2022 гг. говорят об устойчивом потеплении регионального климата во
все сезоны года. Зимы стали более мягкими: количество морозных дней
уменьшилось, а оттепели, напротив, происходят чаще. Каждое повышение
температуры воздуха выше нуля и выпадение жидких или смешанных
осадков отражаются на толщине и структуре льда. Например, на озере
Вендюрском в апреле 1994–2004 гг. общая толщина льда составляла 60–85
см, в 2005–2018 гг. — 50–65 см, в конце марта 2020 года – 40 см. Доля белого
льда в последние годы увеличивается и зачастую превышает 50%.

В 2020 году карельские специалисты вошли в состав международной группы
ученых-лимнологов, которые организовали Глобальную сеть экологических
наблюдений озер (Global Lake Ecological Observatory Network, GLEON). В
рамках кампании IceBlitz с декабря 2020 г. по апрель 2021 г. участники
GLEON измеряли характеристики льда на 31 озере в десяти странах
Северного полушария. В состав выборки вошли и российские озера:
Можайское водохранилище, семь озер Кольского полуострова, а также
карельские озера Крошнозеро, Ведлозеро и Вендюрское. Результаты этой
масштабной работы опубликованы в Nature Communications.
Данные из всех стран-участниц кампании показали: в течение аномально
теплой зимы 2020–2021 гг. белый лед стал преобладающим типом для всех
озер, его доля стабильно увеличивалась от начала к концу ледостава.

– При сохранении тенденций повышения температуры воздуха и изменения
режима осадков ледовый покров озер будет все больше подвержен
чередующимся циклам замерзания-оттаивания в течение зимы. С
уменьшением общей толщины льда будут происходить изменения его
структуры – доля белого льда, менее прочного, чем кристаллический, будет
увеличиваться. В теплые зимы несущая способность льда и его прочность
будут уменьшаться, – отметила ученый.

Этот результат важен не только для фундаментальной науки, но и напрямую
касается безопасности и жизни людей. Промысел, транспорт, спорт, отдых,
культурные традиции миллионов жителей Севера по всему миру связаны с
сезонным замерзанием озер. Так, еще два десятка лет назад новости о
смертельных происшествиях на льду были характерны только для конца
ледостава, ближе к периоду активного таяния, в то время как лед на озерах в
середине зимы считался безопасным. Например, в Швеции в феврале люди
обычно могли безопасно передвигаться по льду. Но в феврале 2021 года
десять человек погибли, провалившись под лед на шведских озерах. Это
самый высокий уровень смертности от зимних утоплений в стране в этот
период.

По словам ученых, ледовая ситуация в последние годы из-за теплых зим
становится все опаснее, что говорит о необходимости адаптации населения к
новому положению. Традиционно безопасные условия в прошлые зимы
перестают быть таковыми. В связи с тем, что не только толщина, но и
структура льда заметно меняются, авторы статьи предлагают пересмотреть
существующие правила безопасности поведения населения на льду.
– Особенно важно проводить разъяснительную работу с детьми, которые не
всегда могут адекватно оценивать безопасность льда в силу отсутствия
жизненного опыта, а также с пожилыми людьми, любителями-рыболовами и
спортсменами-лыжниками. Они, напротив, нередко являются заложниками
своего богатого жизненного опыта и своих представлений о безопасности
«зимнего» льда, – подытожила Галина Здоровеннова.

Текст, фото: служба научных коммуникаций карельского научного центра
РАН