Климат Шпицбергена

Шпицберген — норвежский архипелаг в Северном Ледовитом океане . Климат Шпицбергена в основном обусловлен его широтой, которая находится между 74° и 81° северной широты. Климат определяется Всемирной метеорологической организацией как средняя погода за 30-летний период. ^[1] Северо -Атлантическое течение смягчает температуру Шпицбергена , особенно зимой, обеспечивая ему до 20 °C (36 °F) более высокую зимнюю температуру, чем на аналогичных широтах в континентальной России и Канаде. Это сохраняет окружающие воды открытыми и судоходными большую часть года. Внутренние фьордовые районы и долины, защищенные горами, имеют меньшую разницу температур, чем побережье, с примерно на 2 °C ниже летней температурой и на 3 °C выше зимней температурой. На юге самого большого острова, Шпицбергена , температура немного выше, чем дальше на север и запад. Зимой разница температур между югом и севером обычно составляет 5 °C, а летом — около 3 °C. На острове Медвежий ( Бьёрнёйа ) средние температуры даже выше, чем на остальной части архипелага. ^[2]

Шпицберген расположен между двумя океаническими течениями  — теплым атлантическим Западно-Шпицбергенским течением и холодным арктическим Восточно-Шпицбергенским течением. ^[3] Эти течения оказывают большое влияние на климат Шпицбергена и распределение морского льда. Теплое атлантическое течение на западном побережье приводит к средней температуре моря 5–7 °C. ^[4] Это вызывает разницу в распределении морского льда на Шпицбергене, при этом восточное побережье имеет значительно большую площадь покрытого льдом моря, чем западное побережье. ^[4]

Благодаря истории человеческой оккупации, Шпицберген имеет одну из самых длинных высокоширотных метеорологических записей на Земле. Компьютерные модели глобального климата давно предсказывали усиление парникового эффекта на таких широтах, поэтому запись Шпицбергена представляет особый интерес. ^[5] Она показывает приблизительно 6 °C (10,8 °F) повышение за 100 лет; с 4 °C (7,2 °F) повышением за последние 30 лет.

Метеорологические данные по Шпицбергену относятся к 1911 году. 60% архипелага покрыто ледниками, поэтому с помощью бурения ледяных кернов можно изучить климат до этого времени. ^[6] Ледяные керны на Шпицбергене могут раскрыть климат за 1000 лет до конца эпохи викингов. Исследования Норвежского полярного института показали, что 1000 лет назад климат на Шпицбергене был мягким, что позволяло судоходству по морям. Этот более теплый климат сохранялся до 1200-х годов. После этого времени климат находился в холодном периоде или в мини-ледниковом периоде, за исключением примерно 1750-х годов, когда климат был теплее. ^[6] Данные ледяных кернов показали, что 20-й век был самым теплым за последние 600 лет. ^[7]

Средняя летняя температура на Шпицбергене колеблется от 3 до 7 °C (от 37,4 до 44,6 °F) в июле, а зимняя температура от −13 до −20 °C (от 8,6 до −4,0 °F) в январе. ^[8] Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная, была 23,0 °C (73,4 °F) в июле 2020 года ^[9] , а самая холодная была −46,3 °C (−51,3 °F) в марте 1986 года. Архипелаг является местом встречи холодного полярного воздуха с севера и мягкого влажного морского воздуха с юга. Это создает низкое давление и изменчивую погоду с высокой скоростью ветра, особенно зимой; в январе сильный бриз регистрируется 17% времени на Isfjord Radio , но только 1% времени в июле. Летом, особенно вдали от суши, туман является обычным явлением, с видимостью менее 1 километра (0,62 мили), зарегистрированной в 20% случаев в июле и 1% случаев в январе, на островах Хопен и Медвежий . ^[10] Осадки выпадают часто, но в небольших количествах, обычно менее 400 миллиметров (15,7 дюйма) на Западном Шпицбергене. Больше дождей выпадает на необитаемой восточной стороне, где может быть более 1000 миллиметров (39,4 дюйма). ^[10]

Традиционно прогноз погоды делался для Шпицбергена , который из-за потребностей экспедиций и деятельности губернатора дал самую экстремальную погоду на архипелаге. Это включало прогнозы для подверженных погодным условиям мест, таких как Хинлопен , Сёркапп и остров Данес . Поскольку большинство людей живет в защищенной зоне Земли Норденшельда , прогноз часто считался неактуальным. Норвежский метеорологический институт начал с 14 октября 2011 года выпускать два прогноза, один из которых транслируется публично и охватывает основные поселения Лонгйир , Баренцбург и Свеа (« Земля Норденшельда »), а другой охватывает весь архипелаг (« Шпицберген »). ^[11]

Арктический регион особенно уязвим к изменению климата , поскольку температура воздуха на поверхности Земли растет в два раза быстрее, чем в мире. ^[15] Особый климат Шпицбергена, включающий зиму с вечной темнотой (октябрь–февраль) и лето с вечным светом (апрель–август), оказывает явное влияние на экологию, поскольку многие эндемичные виды специально адаптированы для выживания в суровых условиях. ^[16]

На Шпицбергене также находятся одни из самых быстро движущихся ледников в мире. Поскольку суша нагревается вдвое быстрее, чем в мире, огромное количество весенней талой воды, которая течет подо льдом, смазывает коренную породу достаточно, чтобы ледники продвигались вперед со скоростью 25 метров в день в теплые периоды. ^[16]

Вечная мерзлота — это постоянно замерзшая почва, как и большая часть суши в Арктике. Мониторинг вечной мерзлоты на Шпицбергене — это непрерывный процесс, который в основном осуществляется с помощью скважин. Янссонхауген, расположенный в 20 км от Лонгйира , является популярным местом мониторинга. Обычно не происходит никаких нарушений хода температуры благодаря отсутствию или отсутствию значительной циркуляции грунтовых вод в холодной вечной мерзлоте. Это облегчает наблюдение за изменениями температуры на глубине 30–40 метров. С помощью собранных данных можно рассчитать изменения температуры, которые произошли у поверхности за последние 10–20 лет. Мониторинг вечной мерзлоты начался в 1998 году, и с тех пор анализы показали, что температура повышается. В среднем температура верхней части вечной мерзлоты повышается на 0,8 °C за десятилетие и ускоряется в течение последнего десятилетия. ^[17]

Повышение температуры воздуха является одной из основных причин таяния вечной мерзлоты в Янссонхаугене. Поскольку все здания, дороги, мосты, аэропорты и другая инфраструктура построены на вечной мерзлоте в Шпицбергене, это будет иметь последствия. Когда происходит потепление и таяние вечной мерзлоты, здания и инфраструктура будут затронуты и станут более нестабильными. Вечная мерзлота необходима для стабилизации крутых горных склонов, которые также могут стать более нестабильными и вызвать оползни летом. Таяние вечной мерзлоты напрямую связано с более теплым летом. Из-за риска усиления эрозии летом многие останки культурного наследия, расположенные в прибрежной зоне, могут быть уязвимы и находиться под угрозой. Самым важным последствием на циркумполярном уровне является таяние более глубоких слоев вечной мерзлоты. Затем могут быть высвобождены большие объемы парниковых газов, таких как CO ₂ ( углекислый газ ) и CH ₄ ( метан ). Эти газы хранятся в мерзлой земле, но когда земля оттаивает, они выбрасываются в атмосферу. Это может привести к дальнейшему повышению температуры и большему таянию вечной мерзлоты, создавая механизм положительной обратной связи . ^[17]

Снежный покров является индикатором изменения климата , поскольку он контролируется как осадками, так и температурой. Снежный покров и его длина, лежащая на земле, важны для мониторинга ряда элементов, которые влияют на наземные экосистемы. Альбедо уменьшается , когда период снежного покрова земли сокращается, создавая механизм положительной обратной связи для климата, одну из главных причин его мониторинга. Уменьшение снежного покрова весной может также привести к усилению таяния вечной мерзлоты и повлиять на условия для растений и животных. Это включает в себя продление вегетационного периода и повреждение растений, поскольку они будут лишены защиты от снега и, следовательно, получат повреждения от мороза. ^[18]

Весной жизнь на Шпицбергене взрывается. Цепь событий, которая начинается подо льдом, является стартовым сигналом – весенним цветением ледяных водорослей. Увеличивающаяся продолжительность дня запускает рост питательных ледяных водорослей. Лед медленно тает снизу, и водоросли используют энергию солнца для фотосинтеза. Эта возросшая доступность пищи заставляет крошечных ракообразных, называемых веслоногими рачками, подниматься из темных глубин и начинать питаться ледяными водорослями. Скоро их будут миллионы, и они будут запасать энергию водорослей в виде капель жира в своих маленьких телах. ^[16]

Когда наступает апрель, морской лед наконец начинает распадаться, и энергия, запасенная в веслоногих рачках, становится доступной для организмов, находящихся выше в пищевой цепочке. Веслоногие рачки являются важным источником пищи для многих видов. Вскоре после этого около 6 миллионов перелетных птиц возвращаются на Шпицберген. Птицы питаются растущими популяциями рыб, которые приурочили свое прибытие к увеличению количества пищи в богатых водах Шпицбергена. ^[16]

Небольшие изменения температуры могут иметь большое значение, когда речь идет о специально адаптированной фенологии вида , особенно когда период для процветания жизни короткий, как на Шпицбергене. Например, у перелетных птиц есть всего несколько месяцев, прежде чем им нужно будет вернуться в свои более теплые зимние дома, а затем птенцы должны быть готовы к долгому путешествию. Небольшие сезонные сдвиги могут привести к тому, что вид пропустит пик ресурсов, которые ему нужны, чтобы прокормить свое потомство, если оно собирается быть достаточно сильным, чтобы выжить. Неудачное время в фенологии может иметь каскадный эффект и выше в пищевой цепи. ^[16]

Изменение климата в виде повышения температуры также увеличит количество событий «дождь-на-снеге» зимой на Шпицбергене. Это имеет последствия для травоядных животных, таких как эндемичные северные олени Шпицбергена и калифорнийские куропатки  , которые зависят от разбросанных растений и фауны как от единственного источника пищи зимой. С более частыми дождями эти растения теперь проводят больше времени под толстым слоем недавно замерзшего льда, к которому травоядные животные не могут получить доступ. ^[19]

Вид, который выигрывает от повышения температуры на Шпицбергене, — это перелетный розовоногий гусь ( Anser brachyrhynchus ). Сокращение наземного ледяного покрова весной означает, что птицы могут начать гнездиться раньше, и появляется больше пар для размножения, что приводит к более высокому уровню успеха размножения. Однако это имеет некоторые последствия для устойчивости наземной растительности и баланса экосистемы. С ростом популяции травоядных животных, таких как розовоногий гусь, конкуренция за первичную производимую пищу будет усиливаться и влиять на другие травоядные виды и связанных с ними хищников. ^[19]

Будучи изолированной группой островов, миграция на Шпицберген затруднена для наземных видов. Основная угроза внедрения чужеродных видов связана с деятельностью человека. Люди могут внедрять виды намеренно, но непреднамеренное внедрение, вероятно, более распространено. Исследование, сосредоточенное на обуви людей, прибывающих на Шпицберген, выявило большое количество различных видов растений. Семена и мохообразные были проанализированы и классифицированы как принадлежащие к 18 различным семействам и 41 различным видам. ^[20] Интродуцированные чужеродные виды представляют угрозу стать инвазивными, если им повезет адаптироваться к новой среде.

Потепление температуры и вызванные им эффекты на ледяной покров в Арктике могут повлиять на организмы, участвующие в первичной продуктивности  – фитопланктон и зоопланктон . В результате сокращения морского льда и, как следствие, более длительного вегетационного периода урожай фитопланктона может быть выше в некоторых районах. Первичная продукция увеличилась в Арктике примерно на 20% с 1998 по 2009 год. Однако в разных районах наблюдаются разные тенденции, поскольку продуктивность в некоторых зонах осталась неизменной или даже снизилась. Сроки цветения, а также видовой состав также изменились за эти годы. В долгосрочной перспективе это может повлиять на виды, которые напрямую или косвенно зависят от первичной продуктивности, но эти эффекты трудно предсказать. Согласно некоторым прогнозам ледяного покрова, предполагается, что ледяные водоросли существенно сократятся или даже вымрут в Баренцевом море . ^[21]

Различные результаты могут быть экстраполированы из различных моделей численности зоопланктона с будущим изменением климата. Некоторые оценки показывают, что общая биомасса зоопланктона увеличится, а другие, что она уменьшится. В любом случае прогнозируется, что видовой состав фитопланктона и зоопланктона изменится. ^[21]

Морской лед в Арктике уже показал резкие изменения как по толщине, так и по протяженности, и ожидается, что эти изменения продолжатся в ближайшие десятилетия. Некоторые морские млекопитающие, которые связаны со льдом, уже продемонстрировали изменения в распределении, состоянии тела и воспроизводстве. Ожидается, что негативные последствия в ближайшие десятилетия увеличатся и могут обостриться в результате сокращения морского ледяного покрова. В свою очередь, эта ситуация может иметь серьезные последствия для биоразнообразия среди местных морских млекопитающих в Арктике. ^[21]

Несколько видов, в частности, белые медведи (Ursus maritimus ) и кольчатые нерпы ( Pusa hispida ), нуждаются в среде обитания на морском льду, поскольку летом они следуют за дрейфующим льдом на север и возвращаются в прибрежные районы, когда наступает зима. Поэтому изменения в морском ледяном покрове могут оказать значительное влияние на эти виды. ^[22]

Изменение климата считается самой большой угрозой для белых медведей. В Арктике белый медведь является главным хищником, охота которого во многом зависит от морского льда. Дрейфующий лед обеспечивает доступ к его самой важной добыче — кольчатым нерпам. Сокращение популяции, изменения в поведении и ухудшение физического состояния уже наблюдаются, особенно в южной части ареала обитания вида. Было отмечено, что климатические изменения влияют на репродуктивные показатели и условия популяции белых медведей на Шпицбергене, но многие факторы взаимосвязаны, и есть аспекты, которые не полностью изучены. ^[21]

Кольчатая нерпа зависит от льда и особенно нуждается в морском льду во фьордах, вокруг островов и ледников для размножения. Они рожают детенышей в снежных пещерах, и меньше снега и льда может означать, что им становится сложнее вырезать пещеру в связи с отверстием для дыхания. В свою очередь, это может означать, что им приходится рожать на открытом льду, подвергая детенышей хищникам, а также оставаясь незащищенными от суровых погодных условий. Они также отдыхают и находят пищу на льду, а сокращение ледяного покрова из-за изменения климата означает, что оба эти вида деятельности становятся все более трудными. На западном побережье Шпицбергена было замечено, что у кольчатых нерп недостаточно морского льда для нормального размножения с 2005 года, и считается, что популяция сокращается. ^[22]

Чужеродные или инвазивные морские виды в основном заносятся прибывающими или проплывающими судами, и хотя Шпицберген является одним из наименее затронутых районов в мире, в условиях меняющегося климата это может измениться. Таяние морского льда открывает новые возможные маршруты для судоходной отрасли и, возможно, более частые воздействия биообрастания и балластной воды . ^[23] Повышение температуры также может привести к тому, что другие виды смогут выживать в Арктике. Было опубликовано очень мало научных отчетов, связанных с инвазивными видами в Арктике, и для достижения лучшего понимания необходимы дополнительные исследования.

С таянием морского льда на Шпицбергене появляются новые возможности для использования или добычи природных ресурсов. Однако более широкое использование земли и моря такими видами деятельности, как бурение газовых и нефтяных скважин, рыболовство и туризм, может нанести вред окружающей среде. Существует также большая неопределенность относительно воздействия, которое рост различных видов деятельности окажет на регион Шпицбергена. Другим риском, связанным с изменением климата, являются более частые экстремальные погодные явления , которые могут привести к повреждению имущества и инфраструктуры. Более высокие температуры также могут привести к более глубокому таянию слоя вечной мерзлоты, что может ослабить устойчивость грунта и тем самым поставить под угрозу здания и дороги. ^[24]

Глобальное хранилище семян на Шпицбергене хранит семена из банков семян по всему миру, стремясь обеспечить резервное сохранение наследия разнообразия растений в условиях таких угроз, как изменение климата , стихийные бедствия и человеческие конфликты. Объект должен быть отказоустойчивым, как в случае человеческих, так и природных катастроф. ^[25]

В октябре 2016 года температура выше среднего в сочетании с сильными дождями вызвала проникновение воды в более глубокие области, чем это было ранее. Семена не пострадали, поскольку конструкция хранилища адаптирована к проникновению воды. Однако норвежское агентство общественных работ Statsbygg в настоящее время планирует усовершенствование туннеля, чтобы предотвратить любое подобное вторжение в будущем и особенно с учетом неопределенного изменения климата. ^[26] Норвежское правительство предложило модернизировать Глобальное хранилище семян на Шпицбергене и выделило 100 миллионов норвежских крон на эти цели. ^[25] Технические усовершенствования будут проводиться в рамках долгосрочного плана с целью продления жизнеспособности и улучшения производительности хранилища семян. Проект модернизации включает технические усовершенствования, такие как туннель доступа, построенный из бетона, и сервисное помещение, в котором будут размещены аварийные источники питания и холодильные приборы. ^{[25] [26]}

• Торкильдсен, Торбьёрн; и др. (1984). Шпицберген: vårt nordligste Norge (на норвежском языке). Осло: Forlaget Det Beste. ISBN 978-82-7010-167-2.