Автобиография Земли. 4,6 миллиарда лет захватывающей истории нашей планеты

В полярных широтах некоторые почвы замерзают и образуют вечную мерзлоту, то есть на протяжении всего года находятся в глубокой заморозке. По определению, сформулированному Международной ассоциацией вечной мерзлоты, вечная мерзлота – это породы, имеющие отрицательную или нулевую температуру более двух лет. Всего несколько сантиметров в верхней части активной зоны могут таять, но остальная часть почвы остается замерзшей и представляет собой капсулу времени из ледниковых эпох. Такие зоны вечной мерзлоты находятся по краям ледников, образовавшихся в последнем ледниковом периоде, и сохраняют древний подземный лед. Они также хранят фрагменты ледников, образовавшиеся, когда ледниковые щиты наступали и отступали. Газы, остатки загрязняющих веществ и фрагменты живой материи тоже могут оказаться в ледяной ловушке. Мамонты, мастодонты, бизоны и семена растений – все это примеры живых организмов, замерзших в плейстоценовых ледниках. В результате недавнего повышения температуры в океанах и атмосфере вечная мерзлота начала таять быстрее, чем прогнозировалось, высвобождая хранившийся диоксид углерода и метан, микроорганизмы, а иногда и тяжелые металлы, такие как ртуть. По мере таяния замерзших почв на склонах, которые были устойчивыми, происходят обвалы и сходят оползни из влажного вязкого материала (оползни, вызванные таянием).

Температура, погода и климат

Погода – это, как уже отмечалось, изменения состояния атмосферы, ощущаемые людьми изо дня в день и связанные с климатом, который является отражением долгосрочных тенденций в атмосфере. Погода и климат в наше время отличаются от погоды и климата, наблюдавшихся более 30 лет назад[592]. Данные, основанные на фактических инструментальных измерениях, показывают, что потепление климата на 1 °C с 1950-х гг. привело к повышению температуры на 4 °C в некоторых районах и к более частым перепадам температур в целом. Наблюдается увеличение вегетационных периодов, оцениваемых по продолжительности дней без заморозков, а также увеличивается продолжительность пожароопасных периодов и частота пожаров. Потепление не распределено равномерно в течение года: результаты одного исследования, проведенного в Канаде, показывают, что декабрь и январь более стремительно становятся теплыми, а скорость потепления в Канаде вдвое больше по сравнению с остальным миром из-за утраты ледниковых щитов и изменений снежного покрова[593].

Температуры в среднем стали выше, и каждый год устанавливаются все новые рекорды (см. цветную вклейку 12.3)[594]. По данным NASA, 2019 г. оказался вторым самым теплым годом с 1880 г., когда впервые начали проводиться температурные измерения[595]. Потенциальное воздействие на гидросферу и водоснабжение всей планеты будет все более значительным. Подумайте вот о чем: можно заменить углеводородное топливо, такое как нефть, природный газ и пропан, возобновляемыми источниками, такими как ветровые, солнечные и гидроэлектростанции, но нельзя заменить воду. Воздействие человека на гидросферу – это лишь один пример того, с какими вызовами столкнутся будущие поколения.

Динамический круговорот углерода

Органические молекулы образованы из атомов углерода, связанного с атомами других элементов, таких как кислород, водород и азот. Углерод имеет множество разных форм, потому что он способен образовывать химические связи с другими атомами. Углерод также служит примером элемента, который в виде различных соединений перемещается через все оболочки Земли в биогеохимическом цикле. Растения поглощают углекислый газ из атмосферы и в результате фотосинтеза превращают его в глюкозу, которая претерпевает дальнейшие превращения в тканях растения, эти растения служат пищей для животных и человека, в результате преобразований органических останков животных и растений углерод поступает в почву, где накапливается. Углерод также фиксируется морскими растениями (в результате фотосинтеза) и кораллами и поступает из атмосферы в океаны, где накапливается в холодных водах на глубине, или превращается в морские осадки, или связывается в резервуарах известняка, образованного из раковин беспозвоночных. В холодной воде может содержаться больше растворенного углерода, чем в теплой. Другими резервуарами углерода являются уголь и нефть. Углерод возвращается в атмосферу в результате дыхания животных и растений, полного разложения их останков, обезлесения и сжигания деревьев и при использовании ископаемого топлива. Из океанов диоксид углерода тоже диффундирует в атмосферу, когда океанская вода на поверхности и из глубины перемешивается в результате действия течений, ветра, изменения температуры океанской воды и характера глобальной погоды и климата.