СИЛЬНЕЙШИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ КАК ВОЗМОЖНЫЕ ТРИГГЕРЫ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА В АРКТИКЕ И РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДНИКОВ В АНТАРКТИКЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Согласно современной климатической парадигме, аномальные явления, происходящие в полярных регионах Земли, такие как быстрое потепление в Арктике и интенсивное разрушение ледников в Антарктике, представляют серьёзную опасность и являются вызовом для цивилизации, поскольку потенциально могут привести к глобальному потеплению климата на несколько градусов и подъёму уровня Мирового океана на несколько десятков сантиметров уже в XXI веке. Считается, что основной причиной этих процессов, получивших сильное ускорение со второй половины 1970-х годов, cтал антропогенный фактор выбросов углекислого газа в атмосферу, приводящий к парниковому эффекту. Утверждение, взятое за аксиому в большинстве развитых стран, привело к ряду международных соглашений по ограничению выбросов углекислого газа и представлениям о необходимости быстрого перехода к низкоуглеродной “зелёной” экономике.

Что касается влияния природных факторов на развитие упомянутых опасных процессов, то никто не отрицает такой возможности, поскольку в геологической истории Земли хорошо известны факты климатических изменений в доиндустриальные эпохи. Однако геологические масштабы времени настолько велики, что большинство климатологов подспудно исходят из того, что наблюдаемые в течение прошлого и нынешнего столетий короткопериодные изменения климата с характерным временем порядка десятков лет определяются в основном быстро меняющимися атмосферными и океаническими процессами. Но не следует сбрасывать со счетов влияние и быстрых геофизических процессов, например циклов землетрясений или вулканических извержений, которые по временны́м масштабам сопоставимы с современными климатическими изменениями. Если положить в основу анализа самые мощные мегаземлетрясения с магнитудой больше 8 и вызванные ими крупномасштабные деформационные волны в литосфере, то, принимая во внимание физически обоснованные триггерные механизмы, можно построить геодинамическую схему, объясняющую наблюдаемые климатические изменения в Арктике и процессы разрушения ледников в Антарктике. В статье описывается эта новая геодинамическая концепция.

Об авторах

Л. И. Лобковский

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Долгопрудный

А. А. Баранов

Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН

Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Москва

И. С. Владимирова

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Федеральный исследовательский центр “Единая геофизическая служба РАН”,

Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Обнинск

Д. А. Алексеев

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Долгопрудный; Россия, Москва

Список литературы

  1. Лобковский Л.И. Возможный сейсмогенно-триггерный механизм резкой активизации эмиссии метана и потепления климата в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2020. № 3 (39). С. 62–72. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2020-3-62-72
  2. Lobkovsky L.I. Seismogenic-triggering mechanism of gas emission activizations on the Arctic shelf and associated phases of abrupt warming // Geosciences. 2020. V. 10. № 11. Article number 428. https://doi.org/10.3390/geosciences10110428
  3. Lobkovsky L.I., Baranov A.A., Ramazanov M.M. et al. Trigger Mechanisms of Gas Hydrate Decomposition, Methane Emissions, and Glacier Breakups in Polar Regions as a Result of Tectonic Wave Deformation // Geosciences. 2022. V. 12. № 10. Article number 372. https://doi.org/10.3390/geosciences12100372
  4. Матвеева Т.В. Образование гидратов углеводородных газов в субаквальных обстановках // Мировой океан. Т. 3. Твёрдые полезные ископаемые и газовые гидраты / Под ред. Л.И. Лобковского и Г.А. Черкашева. М.: Научный мир, 2018. С. 586–694.
  5. Wallmann K., Pinero E., Burwicz E. et al. The global inventory of methane hydrate in marine sediments: a theoretical approach // Energies. 2012. № 5. P. 2449–2498.
  6. Dickens G.R., O’Neil J.R., Rea D.K., Owen R.M. Dissociation of oceanic methane hydrate as a cause of the carbon isotope excursion at the end of the Paleocene // Paleoceanography. 1995. № 10. P. 965–971.
  7. Maslin M., Owen M., Day S., Long D. Linking continental slope failure and climate change: testing the clathrate gun hypothesis // Geology. 2004. V. 32. № 1. P. 53–56.
  8. Ruppel C.D., Kessler J.D. The interaction of climate change and methane hydrates // Rev. Geophys. 2017. V. 55. P. 126–168.
  9. Адушкин В.В., Кудрявцев В.П., Турунтаев С.Б. Глобальный поток метана в межгеосферном газообмене // Доклады РАН. Науки о Земле. 2003. Т. 391. № 6. С. 813–816.
  10. Kennett J., Cannariato K.G., Henry I.L., Behl P.J. Methane hydrate in Quaternary climate change: the clathrate gun hypothesis. Washington, D.C: AGU, 2003.
  11. Kvenvolden K.A. Methane hydrates and global climate // Glob. Biogeochem. Cycles. 1988. № 2. P. 221–229.
  12. Koven C.D., Ringeval B., Friedlingstein P. et al. Permafrost carbon-climate feedback accelerated global warming // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. V. 108(36). P. 14769–14774.
  13. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V. et al. The East SiberianArctic Shelf: Towards further assessment of permafrost related methane flux and role of sea ice // Nature Comm. 2017. № 8. Article number 15872. geosciences12100372
  14. Chuvilin E., Bukhanov B., Davletshina D. et al. Dissociation and Self-Preservation of Gas Hydrates in Permafrost // Geosciences. 2018. V. 8. № 12. Article number 431.
  15. Bogoyavlensky V., Bogoyavlensky I., Nikonov R. et al. New Catastrophic Gas Blowout and Giant Crater on the Yamal Peninsula in 2020: Results of the Expedition and Data Processing // Geosciences. 2021. V. № 2. Article number 71.
  16. Баранов Б.В., Лобковский Л.И., Дозорова К.А., Цуканов Н.В. Система разломов, контролирующая метановые сипы на шельфе моря Лаптевых // Доклады РАН. Науки о Земле. 2019. Т. 486. № 3. С. 354–358.
  17. Wallman K., Riedel M., Hong W.L. et al. Gas hydrate dissociation off Svalbard induced by isostatic rebound ratherthan global warming // Nature Comm. 2018. № 9. Article number 83.
  18. Davidson D.W., Garg S.K., Gough S.R. et al. Laboratory analysis of naturally occurring gas hydrate from sediment of the Gulf Mexico // GCA. 1986. V. 50. P. 619–623.
  19. Yakushev V.S., Istomin V.A. Gas hydrates self-preservation effect. In Physics and Chemistry of ice / Eds. Maeno N., Hondoh T. Hokkaido Univ. Press: Sapporo, Japan. 1992. P. 136–140.
  20. Баренблатт Г.И., Лобковский Л.И., Нигматулин Р.И. Математическая модель истечения газа из газонасыщенного льда и газогидратов // Доклады РАН. Науки о Земле. 2016. Т. 470. № 4. С. 721–754.
  21. Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. К теории фильтрации с двойной пористостью // Доклады РАН. Науки о Земле. 2019 Т. 484. № 3. С. 348–351.
  22. Lay T. The surge of great earthquakes from 2004 to 2014 // Earth and Planetary Science Letters. 2015. № 409. P. 133–146.
  23. Climate at a Glance: Global Time Series // NOAA National Centers for Environmental information. https://www.ncei.noaa.gov/cag/ (дата обращения 15.09.2022).
  24. Elsasser W.M. Convection and stress propagation in the upper mantle. The Application of Modern Physics to the Earth and Planetary Interiors / Ed. by S.K. Runcorn. N.Y.: John Wiley, 1969. P. 223–246.
  25. Melosh H.J. Nonlinear stress propagation in the Earth’s upper mantle // J. Geophys. Res. 1976. V. 32. P. 5621–5632.
  26. Rice J.R. The mechanics of earthquake rupture. Physics of the Earth’s Interior / Ed. by Dziewonski A.M., Boschi E. North-Holland, Amsterdam: Italian Physical Society, 1980. P. 555–649.
  27. Николаевский В.Н. Геомеханика и флюидодинамика. М.: Недра, 1996.
  28. Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика и медленные деформационные волны // Физика Земли. 2020. № 4. С. 172–182.
  29. Bykov V.G. Nonlinear waves and solitons in models of fault block geological media // Russian Geology and Geophysics. 2015. V. 56. № 5. P. 793–803.
  30. Гарагаш И.А., Лобковский Л.И. Деформационные тектонические волны как возможный триггерный механизм активизации эмиссии метана в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2021. № 1. С. 42–50.
  31. Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. Термомеханические волны в системе упругая литосфера–вязкая астеносфера // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2021. № 6. С. 4–18.
  32. Lan X., Thoning K.W., Dlugokencky E.J. Trends in globally-averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements. Version 2023-02. https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10
  33. Dlugokencky E.J., Steele L.P., Lang P.M., Masarie K.A. The growth rate and distribution of atmospheric methane // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 17021–17043. https://doi.org/10.1029/94JD01245
  34. Cook A.J., Vaughan D.G. Overview of areal changes of the ice shelves on the Antarctic Peninsula over the past 50 years // Cryosphere. 2010. № 4. P. 77–98.
  35. Fretwell P., Pritchard H.D., Vaughan D.G. et al. Bedmap 2: improved ice bed, surface and thickness datasets for Antarctica // Cryosphere. 2013. № 7. C. 375–393.
  36. Wang S., Liu H., Jezek K. et al. Controls on Larsen C Ice Shelf retreat from a 60-year satellite data record // J. Geophys. Res. 2022. V. 127. e2021JF006346.
  37. Domack E., Duran D., Leventer A. et al. Stability of the Larsen B ice shelf on the Antarctic Peninsula during the Holocene epoch // Nature. 2005. V. 436. P. 681–685. https://doi.org/10.1038/nature03908
  38. Kaufman D.S., Broadman E. Revisiting the Holocene global temperature conundrum // Nature. 2023. V. 614. P. 425–435. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05536-w
  39. Lösing M., Ebbing J., Szwillus W. Geothermal heat flux in Antarctica: Assessing models and observations by Bayesian inversion // Front. Earth Sci. 2020. V. 8. Article number 105. https://doi.org/10.3389/feart.2020.00105
  40. Baranov A., Tenzer R., Morelli A. Updated Antarctic Crustal Model // Gondwana Res. 2021. V. 89. P. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.gr.2020.08.010
  41. Baranov A., Morelli A., Chuvaev A. ANTASed – An Updated Sediment Model for Antarctica // Front. Earth Sci. 2021. V. 9. 722699. https://doi.org/10.3389/feart.2021.722699
  42. van Wyk de Vries M., Bingham R., Hein A. A new volcanic province: an inventory of subglacial volcanoes in West Antarctica // Geol. Soc. Spec. Publ. 2018. V. 461. № 1. Article number 231. https://doi.org/10.1144/SP461.7
  43. Mouginot J., Rignot E., Scheuchl B. Continent-wide, interferometric SAR phase, mapping of Antarctic ice velocity // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46. P. 9710–9718. https://doi.org/10.1029/2019GL083826
  44. Rignot E., Mouginot J., Scheuchl B. et al. Four decades of Antarctic Ice Sheet mass balance from 1979–2017 // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2019. V. 116. P. 1095–1103. https://doi.org/10.1073/pnas.1812883116
  45. Loose B., Naveira Garabato A.C., Schlosser P. et al. Evidence of an active volcanic heat source beneath the Pine Island Glacier // Nat. Commun. 2018. V. 9. Article number 2431. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04421-3
  46. Winkelmann R., Martin M.A., Haseloff M. et al. The Potsdam Parallel Ice Sheet Model (PISM-PIK) – Part 1: Model description // The Cryosphere. 2011. № 5. P. 715–726.
  47. Pattyn F. Sea-level response to melting of Antarctic ice shelves on multi-centennial timescales with the fast Elementary Thermomechanical Ice Sheet model (f. ETISh v1.0) // The Cryosphere. 2017. № 11. P. 1851–1878.
  48. Graham A.G.C., Wåhlin A., Hogan K.A. et al. Rapid retreat of Thwaites Glacier in the pre-satellite era // Nat. Geosci. 2022. V. 15. P. 706–713. https://doi.org/10.1038/s41561-022-01019-9

© Л.И. Лобковский, А.А. Баранов, И.С. Владимирова, Д.А. Алексеев, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».