Под ледниками Антарктиды текут мощные реки

Подо льдами Антарктиды в районе моря Уэдделла ученые впервые обнаружили несколько крупных постоянно действующих каналов, по которым талая вода поступает в океан. Самый большой из них имеет длину более 460 км. Это полноценная речная система со своими притоками, которая по протяженности и объемам переносимой воды превосходит Темзу. В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, авторы обсуждают механизмы появления мощных подледных потоков, а также риски, связанные с их нарастающей активностью. Исследователи считают, что субгляциальные реки, подмывающие ледники, ускоряют их сползание в сторону океана. В районе, где проводились работы, большая часть континентального основания располагается ниже уровня моря, и, если покрывающие его ледники отделятся от континента, это, по мнению ученых, может привести к катастрофическим последствиям мирового масштаба — уровень океана разом поднимется на несколько метров.

В целом масса ледников Антарктиды постепенно уменьшается в связи с глобальным потеплением. Однако, этот процесс неравномерный в разных частях ледяного континента. Кое-где мощность ледового покрова даже нарастает. Регулярные спутниковые измерения показывают, какие районы теряют лед, а какие накапливают, и в каком количестве. Для того, чтобы найти ответ на вопрос о причинах изменений, ученые строят модели, основанные на результатах геофизических наблюдений.

Одним из важнейших факторов изменения толщины ледников является скорость их движения. Чем она меньше, тем больше снега (переходящего в лед) накапливается в верхней части ледника и тем меньше объемы таяния в нижней. Гляциологические исследования в Альпах и Гренландии показали, что скорость движения ледников во многом зависит от наличия воды в их основании. С одной стороны, вода служит своего рода смазкой, а с другой — сама подтачивает ледник снизу.

Однако субгляциальная (подледная) гидрологическая обстановка в Альпах или Гренландии и Антарктиде существенно различается. В первом случае подледные реки питаются за счет поверхностных источников. Образующаяся в летние месяцы талая вода просачивается вниз по трещинам. Со временем водопады вымывают в леднике огромные вертикальные шахты, похожие на колодцы, — ледниковые мельницы, или мулены. По их размеру можно судить о том, какие объемы воды поступают с поверхности в основание ледника.

В Антарктиде даже в самое теплое время года на поверхности отсутствует талая вода и мулены не образуются. Долгое время ученые считали, что субгляциальные потоки, которые возникают в основании ледника за счет трения и естественного тепла Земли, незначительны по своим масштабам. Однако результаты исследования, которое провели гляциологи из Великобритании, Канады и Малайзии, показали, что базального таяния достаточно, чтобы подо льдом возникли огромные речные системы.

Открытие было сделано благодаря совместному использованию в рамках одной модели результатов спутниковых альтиметрических (проект НАСА IceBridge) и радиолокационных съемок района моря Уэдделла, к востоку от Антарктического полуострова, где проходит условный раздел между Восточным и Западным ледяными щитами Антарктиды.

В Восточной Антарктиде ледяной щит лежит на приподнятом скальном основании, тогда как в Западной Антарктиде нижняя граница ледника находится существенно глубже — до 2500 м ниже уровня моря (рис. 1). Поэтому особенно важно понимать состояние ледников этого региона, так как их обрушение грозит катастрофическими последствиями. Только ледники побережья моря Уэдделла, имеющие общую площадь 960 тысяч км2, в случае их сползания в океан могут, по подсчетам авторов, поднять уровень моря во всем мире на 4,3 м.

На скорость этого процесса сильно влияет подледная гидродинамика. Лед сам по себе способен течь со скоростью не более десяти-двадцати метров в год. Однако в районе моря Уэдделла некоторые ледники перемещаются ежегодно на сотни метров. Это значит, что льду помогают двигаться жидкие потоки в его основании.

Примерно двадцать лет назад ученые обнаружили в регионе подледные озера. Сначала думали, что они изолированы друг от друга. Позднее оказалось, что в основании ледового щита существуют целые гидрологические системы, а озера связаны между собой обширными «речными» сетями. Устье одной из таких рек обнаружили в море под шельфовым ледником Фильхнера. Теплая пресная вода, поступающая из субгляциальных каналов, не просто стекала в океан, а поднималась и скапливалась под плавучим ледником, продолжая подтачивать его снизу.

Стало ясно, что для корректного прогнозирования нужно рассматривать всю систему «ледяной щит — океан — подледная гидросистема» в комплексе. До этого же считали, что основное таяние происходит в краевой части шельфовых ледников, на границе с океанской водой, а роль подледных вод в Антарктиде незначительна. Теперь только в районе моря Уэдделла ученые обнаружили как минимум четыре крупных субгляциальных потока, действующих круглый год.

По этим потокам переносятся огромные объемы пресной воды — до 24 м3/с, собираемой с дренажной системы на расстоянии до 100 км по обе стороны от основного русла. Самый большой поток, текущий под ледниками Foundation и Academy (FIS-AG), берет начало вблизи Южного полюса и заканчивается в 460 км ниже по течению в районе шельфового ледника Фильхнера. Средняя отметка его русла — 500 м ниже уровня моря, но основной объем воды он получает при прохождении через котловину Пенсакола-Поул, основание которой находится на 2,4 км ниже уровня моря.

Местоположение подледниковых каналов авторы определяли на основе данных радарной съемки по высокой отражательной способности, указывающей на присутствие воды. Все вычисления проводили с помощью модели гидрологических систем GlaDS (Glacier Drainage System), имитирующей водные потоки как в открытых полостях, так и в рассеянных областях инфильтрации. Эту же модель применяли ранее для оценки параметров подледных гидросистем Гренландии

Сравнив параметры подледного стока, скорости движения льда и темпы таяния основания, полученные в результате моделирования, ученые пришли к выводу, что для субгляциальных потоков района характерно высокое давление, достигающее 98% от давления перекрывающей толщи льда.

Это коренное отличие антарктической подледной гидросистемы от субгляциальных потоков Гренландии. В Гренландии каналы, действующие только в летнее время, то разрастаются, то сокращаются, ежегодно меняя конфигурацию и приспосабливаясь к изменяющимся гидрологическим условиям. При этом они функционируют под существенно более низким давлением (до 40% от давления толщи льда). Забирая воду из высоконапорной зоны истока, они уменьшают количество базальной смазки и, скорее, ограничивают скорость движения льда.

В Антарктиде субгляциальные потоки действуют под высоким давлением на всем своем протяжении от истока до устья и не просто обеспечивают постоянную круглогодичную смазку, но и увлекают за собой вышележащий лед. В этом причина высокой скорости движения ледников в Западной части ледяного континента. В районе шельфового ледника Фильхнера она достигает 500–600 м/год.

Исследователи предполагают, что по мере роста летних температур в Антарктиде на поверхности ледников со временем там тоже могут начать образовываться озера талой воды. После этого темпы таяния антарктических ледников могут резко вырасти за счет возникновения петли положительной обратной связи: большее количество воды у основания будет способствовать увеличению скорости движения льда. При этом там, где ледник соприкасается со скальным основанием, вырастут темпы таяния, связанного с трением, что, в свою очередь, увеличит общий дебит подледных потоков.

Авторы отмечают, что их выводы относительно связи между темпами таяния и скоростью движения ледников носят предварительный характер, так как модель не учитывает такие важные параметры, как физические свойства пород основания и его топографию, и надеются восполнить этот пробел на следующем этапе исследования.

Источник: https://elementy.ru/novosti_nauki/434036/Pod_lednikami_Antarktidy_tekut_moshchnye_reki

Четыре причины защищать реки

В Китае самая длинная река Азии, Янцзы, в прошлом месяце достигла рекордно низкого уровня, и гидроэлектростанции на ее течении были вынуждены сократить или остановить работу, что привело к отключению электроэнергии для миллионов людей. Это лишь одно из связанных с рекой последствий все более частых и суровых засушливых периодов, которые мы наблюдаем во всем мире в 2022 году.

За последние пять лет каждый пятый речной бассейн испытал колебания поверхностных вод за пределами их естественного ареала. В то же время реки в Южной Азии набухают из-за увеличения количества осадков и ускоренного таяния ледников, причем разрушительные последствия совсем недавно наблюдались в Пакистане.

Хотя реки составляют крошечную часть (0,49 процента) поверхностных пресных вод, они играют большую роль в поддержании жизни на Земле и развитии человека. Из всей жидкой поверхностной пресной воды в мире 87% содержится в озерах, 11% в болотах и ​​только 2% в реках.

Всемирный день рек 25 сентября — это возможность задуматься о роли, которую реки сыграли в человеческой цивилизации, о том, с какими трудностями они сталкиваются сегодня в мире, где проживает почти восемь миллиардов человек, и о необходимости их защиты и устойчивого управления ими.

Вот четыре причины, по которым защита речных систем имеет решающее значение:

Реки поддерживают людей и экономику

Реки представляют собой очень разнообразные и продуктивные экосистемы, способствующие экономическому росту, продовольственной безопасности и благосостоянию людей. По данным Всемирного фонда дикой природы (WWF) , во всем мире около 2 миллиардов человек напрямую зависят от рек для получения питьевой воды, а 500 миллионов человек (примерно каждый 14 человек на Земле) живут в дельтах, которые поддерживаются наносами из рек .

Между тем, реки обеспечивают одни из самых продуктивных рыбных ресурсов и средств к существованию для 60 миллионов человек, 55 процентов из которых составляют женщины. Ежегодно вылавливается не менее 12 миллионов тонн пресноводной рыбы (что составляет около 12 процентов всего мирового улова рыбы) — этого достаточно, чтобы обеспечить белком не менее 160 миллионов человек, но очень немногие лица, принимающие решения, полностью оценивают эту ценность. пресноводной рыбы. Это связано с отсутствием понимания или измерения того, в какой степени это поддерживает сообщества с низким доходом или способствует развитию экономики.

Большинство старейших городов мира возникло вокруг рек, по которым можно было перевозить товары и людей; поддерживать рыболовство и сельское хозяйство; и обеспечивают рекреационные, туристические, психические и культурные преимущества: например, священные места находятся в месте слияния рек по всему гималайскому региону, в то время как реки Ганг и реки Иордан сами по себе имеют значительную внутреннюю религиозную ценность.

 

Гималаи Гиндукуш также являются источником десяти крупнейших речных систем Азии, а также основным источником пресной воды в Южной Азии. Экосистемные услуги отсюда обеспечивают жизнь примерно 240 миллионов человек в регионе и приносят пользу примерно 1,7 миллиардам человек в бассейнах рек, расположенных ниже по течению. У рек есть энергетический компонент – гидроэнергетика использует речную воду для производства электроэнергии. В то же время реки также могут быть источником конфликтов между народами.

Большинство наших крупнейших рек сильно загрязнены

Около трети всех рек в Латинской Америке, Африке и Азии страдают от сильного патогенного загрязнения, которое может привести к заболеваниям и связано со сбросом неочищенных сточных вод, стоком сельскохозяйственных пестицидов и промышленным загрязнением; сильное органическое загрязнение наблюдается примерно в одной седьмой части всех рек; и серьезное и умеренное загрязнение соленостью примерно в одной десятой части всех рек, по данным Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) .

Реки также страдают из-за растущего загрязнения пластиком. Исследования ЮНЕП показывают, что около 1500 тонн микропластика в год из средств личной гигиены попадают с очистных сооружений в водную среду. На тысячу рек приходится  почти 80 процентов глобальных ежегодных выбросов речного пластика , которые колеблются от 0,8 до 2,7 миллионов тонн в год, причем малые городские реки являются одними из самых загрязняющих.

Вместе такое широкомасштабное загрязнение создает угрозу для здоровья людей, пресноводного рыболовства (угрожая продовольственной безопасности и средствам к существованию) и использования речной воды для орошения, промышленности и отдыха. Это загрязнение также попадает в океан с дальнейшими неблагоприятными последствиями.

Свободных рек очень мало

Немногие реки остались в их естественном, диком, извилистом состоянии. Растущий спрос на гидроэнергию, ирригацию и внутреннее судоходство приводит к быстрому расширению строительства плотин и другой речной инфраструктуры, разрушая и фрагментируя реки.

Только одна треть самых длинных рек в мире остаются свободными , в основном в отдаленных районах Арктики и в бассейнах Амазонки и Конго. Развитие инфраструктуры в поймах рек может усугубить затопление городов. Согласно флагманскому отчету ЮНЕП «Примирение с природой», действия по адаптации, основанные на природных факторах, могут помочь уменьшить разлив рек и лучше защитить эти ценные экосистемы. Они включают защиту и восстановление пойм и прибрежной растительности.

Реки поддерживают биоразнообразие

Инфраструктура на реках отрицательно влияет на водную флору и фауну. Например, это может помешать некоторым видам рыб, таким как лосось, достичь мест размножения вверх по течению. Защищая и восстанавливая наши реки, мы играем решающую роль в изменении кривой биоразнообразия. По данным WWF, реки, воды и питательные вещества, которые они несут, питают леса, водно-болотные угодья и другие наземные среды обитания и являются домом для многих из более чем 100 000 пресноводных видов. Более чистые реки позволяют природе прийти в себя: морские свиньи возвращаются в Темзу, а дельфины — в реку Хугли, приток Ганга, из-за снижения промышленной активности и загрязнения во время карантина из-за COVID-19.

ЮНЕП сотрудничает с Ротари Интернэшнл в рамках инициативы «Принять реку для устойчивого развития», целью которой является активизация действий в местных сообществах. Используя глобальный охват более 46 000 клубов Ротари, эта инициатива направлена ​​на повышение осведомленности о важности рек и активизацию действий по их восстановлению и защите. Годовой пилотный этап Adopt-a-River был завершен в конце 2021 года.

За этот период в рамках девяти местных программ, проводившихся в Эфиопии и Кении, было удалено в общей сложности 146,4 тонны твердых отходов с более чем 19 км рек, а также были предприняты прямые действия по восстановлению берегов рек и посадке деревьев. Во Всемирный день рек инициатива «Усынови реку» будет открыта для всех Ротари-клубов по всему миру, стремящихся оказать положительное воздействие на окружающую среду для своего сообщества.

 

 

Новую электростанцию планируется построить на реке Угам в Казахстане

Строительство на Угаме каскада речных гидроэлектростанций не только снимет остроту дефицита электроэнергии, но и решит проблему качественной питьевой воды. О строительстве ГЭС на реке Угам сообщил аким  области в ходе встречи с начелением. По словам Умирзака Шукеева, этот проект позволит привлечь в регион 293,3 млрд тенге частных инвестиций. Общая же стоимость проекта, да и то пока эта сумма ориентировочная, составит свыше 700 млрд тенге.

Вопрос строительства каскада ГЭС время от времени поднимается, начиная с середины 70-х годов прошлого столетия. Строительство группового водовода с каскадом гидроэлектростанций в Казыгуртском районе позволит обеспечить качественной питьевой водой около миллиона жителей пяти районов – Казыгуртского, Сарыагашского, Келесского, Жетысайского и Мактааральского. Кроме того, в рамках данного проекта предусматривается строительство каскада из 10 гидроэлектростанций общей мощностью в 165,6 МВт.

Разработка технико-экономичес­кого обоснования проекта состоит из двух этапов. Общая проектная стоимость ТЭО – 1 014,5 млн тенге. В 2021–2022 годах из областного бюджета выделено 523,6 млн тенге. На первом этапе проектируется групповой водопровод из Угамского ущелья до населенного пункта Жанабазар со строительством каскада ГЭС. Семь из них предполагается построить непосредственно вдоль русла Угама, еще три – по групповому водоводу. На втором этапе проектировщики разработают проект группового водовода для обеспечения питьевой водой южных районов области.

Руководство области уже обратилось в Минэкологии с просьбой оказать содействие в проведении корректировки функционального зонирования Сайрам-Угамского государственного национального природного парка и выделения из его территории земельного участка площадью 850,9 га для строительства сооружений, предусмотренных проектом. При этом из заповедной зоны природного парка предусматривается выделить 70,2 га, 63,2 га – из зоны экологической стабилизации, а 340,5 и 377 га – из зон туризма, рекреации и ограниченной хозяйственной деятельности.

Для осуществления проекта необходима поддержка со стороны Правительства в оформлении необходимого земельного участка. Кроме решения вопросов экологии и земельного отвода, регион обозначил еще ряд проб­лем, требующих содействия цент­ральных органов в их решении. Так, силами инвестора предусматривается строительство водовода до села Жанабазар в Казыгуртском районе. Протяженность до резервуара составляет 40 км. Необходимо решить вопрос по строительству магистральных сетей водоснабжения от резервуара до населенных пунктов Казыгуртского, Сарыагашского, Мактааральского, Жетысайского, Шардаринского райо­нов силами РГП «Казводхоз».

Требуется также заключение договора ГЧП, предусматривающего гарантию покупки воды от инвестора. Необходимо выделение средств из республиканского бюджета на строительство объектов подводящей инфраструктуры в рамках «Дорожной карты бизнеса-2025». Проект предусматривает строительство магистрального водопровода от резервуара до населенных пунктов, а также проектирование и строительство подстанции 110–35 кВ для выдачи мощности от каскада ГЭС.

Более подробно можно ознакомиться по ссылке https://kazpravda.kz/n/novuyu-elektrostantsiyu-planiruetsya-postroit-na-reke-ugam/