Почему лёд Гренландии темнеет и начинает таять быстрее

Гренландскийледяной щит — один из крупнейшихрезервуаров пресной воды на планете.Его поверхность в основном ярко-белаяи отражает большую часть солнечногоизлучения (высокое альбедо). Однако впоследние два десятилетия спутниковыеснимки фиксируют появление и расширениезаметной полосы пониженной отражательнойспособности вдоль западного края ледника— так называемой «тёмной зоны». Этаобласть, шириной 50-100 км и длиной сотникилометров, ежегодно темнеет в летнийпериод таяния, из-за чего лёд поглощаетзначительно больше солнечной энергиии тает быстрее.

Тёмнаязона располагается в нижней частиледника, где летнее таяние превышаетнакопление снега. Её появление связаноне только с изменением климата, но и сбиологическими и физическими процессамина поверхности льда. Главный факторсовременного потемнения — массовоеразвитие ледниковых водорослей,преимущественно из группы Zygnematophyceae(стрептофитовые водоросли, в частностиAncylonema).

Эти микроскопические организмыживут в верхних сантиметрах поверхностногольда и образуют плотные цветения втёплый сезон. Водоросливырабатывают тёмные фенольные пигменты(иногда их называют «пурпурные защитныефенолы»), в основном пурпурногои коричневогоцвета,которые защищают клетки от интенсивногоультрафиолета, но одновременно резкоснижают отражательнуюспособностьповерхности (альбедо)иработают как естественный солнцезащитныйэкран. Если чистый снег отражает до80-90 % падающей радиации, то в тёмнойзоне этот показатель может снижатьсядо 30-40 %, а локально — ещё ниже.

Исследования с использованием дронов испутниковыхданных показывают,что именно распределённые биологическиактивные примеси, в первую очередь этиводоросли, определяют пространственныйрисунок тёмной зоны и её низкое альбедов период таяния.

Именноони ответственны заосновную часть потемнения льда,хотя пыль и сажа также вносят вклад. Этиорганизмы демонстрируют удивительнуюустойчивость. Ониэффективно поглощают и хранят ограниченныепитательные вещества (особенно фосфори азот), что позволяет им колонизироватьновые участки даже в условиях дефицитапитания.

Тёмнаязона начала активно проявляться ирасширяться примерно с начала 2000-хгодов. Запоследние 20 лет тёмная зона превратиласьиз локального явления в значимый фактор.Нопочему жеводоросли так активно размножаютсяименно сейчас?

По мере глобальногопотепления снежный покров на ледникетает раньше и отступает выше, обнажаявсё большую площадь чистого льда. Наэтом льду создаются идеальные условиядля водорослей: жидкая вода в виде тонкойплёнки или лужиц, а также питательныевещества.

Важнейший элемент питания —фосфор, который поступает преимущественнос ветровой пылью из местных обнажённыхгорных пород (в частности, из минералагидроксилапатита). Пыль оседает на льду,растворяется в талой воде и подпитываетцветения. Это запускает положительнуюобратную связь. Чем больше таяния, тембольше обнажённого льда и пыли, и, какследствие, больше водорослей. В итоге,потемнение становится ещё сильнее, атаяние ещё интенсивнее.

По оценкамучёных, цветения ледниковых водорослейувеличивают поверхностное таяние вюго-западной части Гренландии примернона 10-13 %. В отдельные сезоны вклад можетбыть ещё заметнее. В 2017 году, например,водоросли в зоне тёмной полосы вызвалидополнительный сброс талой воды науровне около 10 % от того, что растаялобы без них. Помере дальнейшего отступания снеговойлинии и удлинения сезона таяния площадь,доступная для колонизации водорослями,растёт. Последниеисследования показывают,что водоросли способны расширять своюзону обитания дальше вглубь ледника.

В итоге тёмнаязона — это сложное явление, в которомклиматические изменения и биологическиепроцессы взаимно усиливают друг друга.Микроскопические водоросли превратилисьв один из важных факторов, определяющихскорость потери массы Гренландскимледяным щитом и, соответственно, вкладв повышение уровня Мирового океана.