2.8. Како климатске промене утичу на… Арктик

Арктик је северни поларни регион Земље који обухвата Арктички океан и његова мора, северне делове Тихог и Атлантског океана, Канадски Арктички архипелаг, Гренланд, Свалбард, острво Фрања Јосифа, Нову Земљу, Северну Земљу, Новосибирска острва и Острво Врангел, као и северне обале Евроазије и Северне Америке.

Границе Арктичког региона нису строго утврђене. Најчешћа дефиниција његове јужне границе је Арктички круг на северној ширини од 66 степени и 33 минута. У овом случају, укупна површина Арктика је 21 милиона квадратних километара (слика 2.8.1).

Друга дефиниција арктичког региона је да је то област коју одваја јулска изотерма (линија која спаја места са истим температурама) од 10 ° С, а овај регион се налази на хладнијој страни. Граница дрвећа поклапа се са овом изотермом и то је трећа дефиниција границе Арктика – прелазак из зоне шума у жбунасту вегетацију и траву тундре. Делови територија Русије, Сједињених Држава (Аљаска), Канаде, Норвешке, Шведске, Финске, Исланда и Данске (Гренланд) припадају Арктику.

Арктик се загрева брже од остатка света

Климатске промене на Арктику у просеку су много израженије него у свету. Температуре дуж арктичке обале су порасле за 2-3 °C током последњих деценија.

Један од утицаја климатских промена је повећана варијабилност (променљивост) климе и временских прилика. У умереној клими нагле промене температуре обично нису веће од 10 °C: данас може бити прилично топло, али већ сутра највиша дневна температура може пасти за 10 °C, а наредне седмице поново порасти за 10 °C. Ово је случај и са падавинама, јер је под утицајем климатских промена све израженија смена периода са јаким падавинама и сушних периода. На Арктику температура може доживети нагле промене од чак 20 °C, а често се дешава да су летње температуре у једном арктичком региону за 5 °C и више степени топлије, а у суседном региону за 5 °C хладније у односу на климатски просек средине 20. века.

Можда се чини да је топлота на Арктику добра ствар, али то није увек истина! Шта је боље: температура од -35 °C уз ведро време, без ветра или -20 °C са мећавом? Наравно, боље је хладније, али без мећаве, посебно што је Арктик навикнут на такве температуре. Проблем није температура као таква: шта год да се деси, температуре на Арктику никада неће бити довољно висока да директно угрози људе и животиње, али могу дестабилизовати животне услове ове области и угрожити животна станишта и расположивост хране за неке животиње.

На живот људи и екосистеме на Арктику утичу различити климатски параметри: снага ветра (мећаве и олује), смањење обима морског и речног леда, велика обална ерозија и отапање пермафроста. Промене ових параметара нису само последица пораста температура – сами параметри су активне силе које помажу да се температуре повећају. Научници називају такве обрнуте ефекте „повратним спрегама“ и има их најмање две:

1. Високе температуре ваздуха узрокују топљење и распадање ледених површина, претварајући их у површине отворене воде између великих санти леда. Тамна површина воде, за разлику од леда, апсорбује више Сунчевог зрачења од снежне и ледене површине, више се загрева и ствара топлије услове који додатно утичу на топљење санти леда.
2. Топлији услови узрокују више испаравања, топлији ваздух може да садржи више водене паре и то може утицати на повећање облачности. Запамтите, ноћи су топлије када је небо облачно, јер облаци задржавају топлоту, а много је хладније када је ведро. Слично је и на Арктику, када има пуно отворене воде и облака, температура је виша, посебно ноћу, што такође убрзава топљење леда.

Нестајање леда на Арктику

Научници помоћу сателита прате лед на Арктику од 1979. године. Сателитски подаци показују да се количина леда на Арктику драматично смањила (Сл. 2.8.2). У протеклих 35 година, обим леденог покривача у Арктичком океану и његовим морима смањен је за 15-20%.

Површина леда се обично мери када је најмања у години, обично крајем септембра. У септембру 2012. године постављен је апсолутни рекорд: површина морског леда смањила се на 3,41 милиона km² (слике 2.8.2 и 2.8.3).

Наравно, током зиме лед и даље прекрива Арктик. Чак и загревање за 15-20 °C не би подигло зимске температуре у поларним областима изнад нуле, али би дебљина леда била знатно смањена. Овај ефекат је и сада врло јасно видљив.

Научници напомињу да ће смањење површине и дебљине морског леда понудити нове могућности за веће коришћење северног морског пута за превоз робе између Европе и Азије и обрнуто. Рута преко мора Арктичког океана много је краћа од традиционалне руте кроз Суецки канал и може значајно да смањи трошкове транспорта.

Бродови имају највише шансу да прођу руту северним морским путем у септембру, када је подручје леда најмање. Али, као што се види на слици 2.8.2, чак и тада не постоји гаранција да ће сви теснаци бити отворени. Ово се посебно односи на теснац Вилкитски између Тајмира и Северне Земље, који представља уско грло за читав северни морски пут. Овај теснац је остао повезан ледом чак и 2007. године. С друге стране, постоје случајеви када је укупни ледени покривач много већи, али је теснац био проходан.

Све у свему, још је рано поуздано говорити о пловидби без леда дуж арктичке обале Русије. Климатски модели предвиђају да ће Арктик током лета бити потпуно без леда око 2050. године.

Важно је запамтити да топљење леда на Арктику доводи до стварања ледених брегова, што може бити опасно за бродове, као и за нафтне платформе постављене на спрудовима на отвореном мору. Убудуће ће бродске и нафтне компаније морати да осигурају активнију заштиту од ледених брегова како би се избегли судари и несреће.

Претње животињама на Арктику

Топљење леда у поларним регионима има велики утицај на животиње, укључујући краља Арктика – поларног медведа. Њему није потребан лед као такав, али његов главни плен су фоке, које се увек налазе на рубу леда.

Због глобалног загревање, с пролећа се ивице леда веома брзо топе и повлаче ка северу Арктика – толико брзо да поларни медведи немају времена да реагују и бивају одвојени од фока огромним пространствима воде без леда (Сл. 2.8.4). Медвед може пливати на десетине километара, али не и на стотине, а способност пливања младунаца је врло ограничена. Као резултат тога, велики број животиња остаје на обали. Гладни, могу улазити у села и тражити храну по локалним депонијама, што може бити врло опасно, како за животиње, тако и за људе.

Постоје начини за решавање овог проблема. Прво, људи би требало да имају средства за одвраћање медведа, попут оружја које испаљује гумене метке. Друго, отпад од хране би требало да се одлаже најмање 1-2 километра од села, како би се смањила вероватноћа да медведи сретну људе. Треће, медведе треба да надзиру обучени људи, наоружани и опремљени (са радио и сателитским телефонима као делом њихове опреме). Ово би омогућило превенцију како напада медведа на људе, тако и ловокрађу.

Иако остају без свог омиљеног јела – фока, медведи могу да пронађу довољно хране на морској обали (мртве птице, јаја и мале животиње). Они такође могу ловити моржеве, мада се поларни медвед неће борити са одраслим моржевима: слаба, рањена животиња или младунчад су бољи плен. Медведи ће понекад  упасти у крдо моржева, што изазива панику у којој се једине прибијају једна уз другу, што може усмртити младунце, остављајући храну медведима. Такве тактике су нарочито успешне ако моржеви нису настањени на равној плажи, већ на падини или клисурама: при паду, велике животиње могу згњечити мање.

Моржеви су све више присиљени да бирају неприкладна места за своја крда, такође и због недостатка леда. Поред санти леда на којима могу да одмарају током миграције, потребан им је и лед на обали. Некада су количине дебелог приморског леда биле велике, а део је прекривао и плаже. Сада је тога много мање, а олује брзо уништавају погодна места за крда моржева! Животиње су због тога приморане да бирају друга места, где им прете не само медведи, већ и људи.

Било је случајева да су се хиљаде моржева појавиле на новим местима (Сл. 2.8.5), укључујући локације у близини аеродрома. Звук приближавајуће летелице изазвао је панични стампедо у којем је страдало на десетине животиња. Како би спречили да се ово понови, људи су стварали буку на аеродрому, тик пред долазак авиона, тако да би се моржеви вратили у море. Таква решења захтевају пажљиво праћење кретања популације моржева, уз размештање људи и опреме.

Баренцово и Карско море су станиште атлантског моржа, што је наведено у Црвеној књизи. Моржеви су распрострањени на још неколико места, од којих се нека налазе у забаченим пределима попут Земље Фрање Јосифа, али и на приступачнијим местима, уз саобраћајне руте и на локацијама где се планира изградња нафтних и гасних платформи. Од суштинског значаја је пажљиво надгледање и правовремено идентификовање проблема, како би био избегнут нестанак моржева из овог дела Арктика.

Опстанак популације грендланске фоке у Белом мору представља још један изазов. За разлику од медведа и моржева, фоке не могу живети на обали, где постају лак плен вуковима, псима и другим предаторима. Становници артичке обале су дуго ловили грендланске фоке, а бело и меко крзно младунаца било је посебно цењено. Лов је сада забрањен. Многе јединке су страдале због проласка бродова кроз подручја у којима су живеле. Капетани бродова сада су дужни да избегавају места на којима се фоке скупљају.

Фоке имају још један проблем проузрокован глобалним загревањем: крзно младунаца је врло топло, али није водоотпорно, па је упадање у воду или чак у локве настале на леду што се отопио кобно за њих: смрзавају се, обољевају а често и умиру. У будућности, ако се количине леда знатно смање, можда ће бити потребно пронаћи засебно острво на којем ће се безбедно подизати младунци фока.

Климатске промене утичу и на северне јелене. Танак ледени покривач на рекама значи да је сточарима почетком зиме теже да усмере стада до правих места. Јелен може пливати преко реке или се кретати по чврстом леду, али не може прећи реку преко танког леда. Нестанак леда на рекама ранијих године и топљење тундре стварају препреке миграцији јелена и често доводе до смрти многих животиња.

Не могу се лако и брзо зауставити климатске промене, па је од виталног значаја да се проблеми реше уклањањем других баријера. На пример, треба осигурати да гасоводи не ометају миграцији северних јелена. Тренутно су цевоводи у зонама пермафроста изграђени изнад тла на посебним носачима, а јелени не могу нити да прођу испод цеви нити да их прескоче. Потребно је обезбедити надземне делове који су изнад постојећег нивоа што ће омогућити животињама пролазак испод цевовода.

Топљење пермафроста

Топљење пермафроста представља све већи изазов (Сл. 2.8.6.).

Људи живе у арктичкој зони пермафроста већ хиљадама година, али староседеоци (Чукчи, Ненци, Јакути, Евенки, Алеути, Јупици и Инуити) нису градили куће, а њихово присуство није штетило залеђеном тлу у арктичкој зони пермафроста. Када су Руси први пут дошли на Арктик и открили да се тло смрзава до дубине од неколико метара и да се само горњи слој топи током лета, били су веома изненађени. Вође колониста написале су да је земља смрзнута, па није било могуће сејати пшеницу. У руском граду Јакутск ископан је бунар да би се утврдило колике је дубине залеђено тло: 1686. године копан је до дубине од 30 метара, али није досегао дно вечнога леда.

Неких 150 година касније, рад на бунару је настављен и ископан је до дубине од 116 метара, али тло је и на тој дубини залеђено.

Природа пермафроста схваћена је тек крајем 19. века, када је откривено да дубина пермафроста може бити и до 1500 метара, али је залеђени слој, температуре између -2 °С и -7 °С, обично имао дебљину од 100 метара.

На местима где нема пермафроста, температура потповршинског слоја земљишта увек је неколико степени изнад нуле, тако да се водоводне цеви могу безбедно положити, а водотоци и мале реке усмерити кроз канале и тунеле, што може бити потребно у градовима. Горњи слој тла се током лета отапа, али смрзнути слојеви остају нетакнути на дубинама од 10 cm на северној до једног метра на јужној граници пермафроста.

Градња на пермафросту је тешка због проблема са темељима. Смрзнуто тло се не може копати, већ се мора разбити или истопити. Могуће је бушити, тесати или минирати, али то је скупо и захтева посебну опрему. Пермафрост садржи велике количине леда – понекад читаве слојеве (Сл. 2.8.7).

Дакле, када се површински слој пермафроста отопи током лета, настаје врло слаб „полутечни“ слој, који није стабилан да носи зграде, темеље мостова или далеководе. Такве конструкције морају да почивају на шиповима који се постављају дубоко и достижу нивое на којима се лед никада не топи.

Даљи проблеми потичу из чињенице да је летње одмрзавање пермафроста врло неуједначено. Површина није равна, а природа тла може се променити на само неколико метара. Може се догодити да се током лета вода акумулира на одређеном месту, а због пермафроста не може да продре у дубље слојеве. Кад дође зима, заробљена вода се леди и формира такозвана ледена сочива. Лед заузима више простора од воде, па тло „набубри“. Формирају се испупчења и неправилности, који могу уништити зграде и путеве (Сл. 2.8.8, 2.8.9).

Ту се проблеми не завршавају. Како глобално загревање расте, посебно топла година може да проузрокује одмрзавање пермафроста до дубљих ниво него иначе, и да заробљена вода отекне. Ово ствара празне просторе под земљом, земља се спушта, а изграђени објекти на површини (носачи мостова, далеководи или мала зграда) се урушавају. Овај ефекат се назива термокарст. Врло је опасан, а његову широку распрострањеност због глобалног загревања није било могуће предвидети када су зграде пројектоване и саграђене на Арктику (Сл. 2.8.10, 2.8.11).

Изливање воде због људског деловања додатно повећава ризик. Даље слабљење пермафроста услед глобалног загревања које доводи до великих проблема са термакарстом, додатно отежавају цурења из водоводних и дренажних цеви. Правила којих се треба придржавати укључују чишћење снега са кровова и подручја око зграде пре него што се истопи, јер вода не сме продрети испод зграде.

Шта може да се уради? Не можемо брзо зауставити климатске промене а настала штета се брзо увећава. Велике суме новца ће морати да се уложе за директно замрзавање тла и на пројектовање скупљих зграда, које ће моћи да се носе са новим условима.

Одржавање пермафроста на Арктику може се обезбедити релативно једноставним уређајима. Понекад су довољни подземни вентилациони канали: врло хладан ваздух са површине леди земљу до тако ниских температура да током лета нема довољно времена за његово отапање. Ова метода је посебно погодна за путеве који су на издигнутим насипима. Тло насипа може се задржати залеђено полагањем цеви пречника око 20 cm и удаљених око 50 cm са обе стране насипа.

Тло се такође може замрзнути помоћу уређаја који се називају термосифони – вертикалне цеви, херметички затворене на оба краја, с доњим делом у земљи и гордњим који се издиже 2–3 метра изнад тла (сл. 2.8.13). Цев је делимично напуњена расхладном течношћу (расхладним средством), попут амонијака или течног угљен-диоксида. Током зиме, постоји температурна разлика између релативно топлог тла (неколико степени испод нуле) и ваздуха, који је за 20-40 °C хладнији. Топлота из земље се преноси на расхладно средство које испарава због повећања температуре што доводи до губитка топлоте у земљишту тј. до хлађења земљишта. Паре расхладног средства се тада подижу и кондензују (враћају у течно стање) у хладној атмосфери изнад земље, након чега се кондензат враћа ка дну цеви и процес се понавља. На овај начин термосифон снижава температуру тла за неколико степени, а то је довољно да се осигура да се тло не растопи током лета. Термосифон не функциониште током лета, јер је ваздух топлији од тла, па расхладно средство унутар цеви не циркулише. Ово је начин замрзавања тла испод путева и носача цевовода, па чак и под великим зградама, а термосифони морају бити постављени на удаљености већој од једног метра (Сл. 2.8.13).

Не би било погрешно мислити да термосифони нуде лако решење проблема топљења пермафроста. Међутим, потребно их је често мењати, а упркос својој једноставности, скупи су. Процењено је да би за трајно смрзавање тла под носачима гасовода у Русији било потребно издвојити 10 милијарди америчких долара!

Такође, термосифони су само привремена мера, јер могу да спусте температуру тла за неколико степени и биће немоћни против интензивнијег загревања. Путеви ће морати да се монтирају на посебним носачима са темељима дубоко у земљи – у суштини, градиће се надвожњак, што ће вишеструко повећати трошкове изградње (сл. 2.8.14).

Није увек могуће осигурати да тло остане смрзнуто, а технологије хлађења су беспомоћне пред олујама и интензивном обалском ерозијом. У све више и више случајева показује се да је немогуће спасити зграде и инфраструктуру, а једино решење је премештање људи негде другде.

Друга важна поента је да се велике количине гасова са ефектом стаклене баште ослобађају из земљишта, током процеса отапања пермафроста, што повећавава ефект стаклене баште и убрзава глобално загревање.

Временске аномалије на Арктику

Већ знате да се ветар као и температура морају узети у обзир при процени временских прилика. Екстремна хладноћа без ветра далеко је боља од снажне мећаве услед које је готово немогуће радити било шта корисно – чак и путовати са једног места на друго. Рад при мећави је опасан и тежак. Јаки ветрови постају све учесталији на Арктику и захтевају употребу све већих количина специјалне опреме, одеће, сигурносне опреме и помагала.

Нивои влажности на Арктику су порасли, што често доводи до промена у топљењу и замрзавању. То значи да су путеви, мостови и далеководи често прекривени слојем леда, што доводи до чешћих несрећа и кварова. Зграде и грађевине брже пропадају због дејства воде и леда у микро пукотинама. Вода може продрети у најситније пукотине, а затим се шири када се претвара у лед, што проширује пукотину. Лед се топи, више воде доспева у пукотине, поново се леди, а пукотина се шири све више. Што се чешће овај циклус понавља, брже се оштећује зграда.

Региони ниже надморске висине, попут полуострва Јамал, све су више под утицајем снажних пролећних поплава, када су огромне територије преплављене водом висине од метар па навише. На Јамалу сада падну веће количине снега, које се брже топе на арктичком пролећу. Други проблем Јамала је продирање морске у подземне воде, што доводи до брзе ерозије подземних делова свих врста зграда.

Како климатске промене утичу на домородачке народе севера?

Аутохтони народи на Арктику пате због климатских промена, будући да су њихов традиционални начин живота директно зависни од климатских услова. Лов, риболов, прикупљање плодова и сточарство обезбеђују људима храну, главни су извор прихода и веома су важни за очување традиције и културе ових народа и територија на којима живе.

Ирваси су важан део начина живота домородаца Далеког севера. Чешће одмрзавања услед климатских промена значе да је тло често прекривено слојем леда, што ирвасима отежава да нађу лишајеве којима се хране.

Топљење пермафроста, промене услова снега и раније топљење и касније смрзавање речног леда ометају миграцијске путеве ирваса између зимских и летњих пашњака. Промене рута миграција ирваса и смањење популације морских животиња, чији је лов део начина живота људи на крајњем северу, присиљавају људе да траже нове изворе хране и прихода.

Шта се може учинити како би се помогло аутохтоним народима Арктика да се прилагоде на променљиве климатске услове?

1) Спровести информативне кампање о локалној популацији о климатским променама и њеним могућим последицама како би се они припремили за суочавање са изазовима.

2) Развијати екотуризам у овим областима.

3) Повећати доступност здравствене заштите на крајњем северу, посебно у удаљеним пределима и селима и обезбедити поуздано снабдевање топлотном и електричном енергијом.

Шта је са позитивним ефектима топлије климе?

Тачно је да климатске промене на Арктику стварају неке могућности. Мање новца мора бити потрошено за грејање, смањење леденог покривача у Арктичком океану значи да се он може користити као морска рута између Европе и Јапана и Кине. Инфраструктура за бродски саобраћај треба да се изгради дуж руте на северном мору, укључујући светионике, опрему за спашавање у хитним случајевима и луке у којима бродови могу да буду усидрени током олује или изненадне појаве леда.

Све нестабилнија арктичка клима и укупно гробално загревање донеће и чешће мећаве и нагла колебања температуре.

Сезона грејања може се скратити, али више непредвидивог времена значи мора да се научи како прилагодити ниво грејања стварној спољашњој температури, а не датума у ​​календару. То ће захтевати уградњу регулатора температуре на радијаторима, тако да становници могу подесити температуру у својим домовима према потреби. Руске стамбене службе за то нису спремне јер то захтева додатан рад и опрему.

Питања

1. Где се глобално загревање брже дешава: у свету у целини или на Арктику?
2. Зашто се температура ваздуха нагло повећава када током пролећа почне отапање ледених поља при чему се повећавају површине „отворене воде“?
3. Како на поларне медведе утиче смањење леда? Зашто им је потребан лед?
4. Која опасност тренутно прети фокама у Белом мору?
5. Зашто је топљење пермафроста опасно за зграде?
6. Како климатске промене утичу на живот домородаца на Арктику? Шта би се могло учинити да им се помогне да се прилагоде променљивим условима?

Задаци

Задатак 1.           Експеримент

Сврха експеримента: Посматрати како се запремина воде мења при мржњењу.

Материјали: Непропусна стаклена боца, вода.

Експеримент: Стаклену боцу напунити водом, затворити је и ставити у замрзивач. Шта се догодило са боцом када се вода заледила? Зашто се ово догодило? Нацртајте паралелу са процесима узрокованим пермафростом.

Задатак 2. Експеримент

Сврха експеримента: Уочити промене у физичким својствима материјала када се леде и отапају.

Материјали: Чаша киселе павлаке.

Напомена: Тло које се смрзнуло и одмрзнуло неће бити исто као пре замрзавања. У њему се могу појавити слојеви леда, која ће се током одмрзавања делити на воду и земљу. Кисела павлака се понаша на сличан начин када се прво замрзне, а затим одмрзне.

Експеримент: Чашу киселе павлаке ставити у замрзивач. Када се заледи, неће бити из једног дела: појавиће се слојеви леда. Када се отопи, кисела павлака се дели на белу течност и дебљу белу супстанцу (након што се помеша, враћа изглед киселе павлаке која се може јести).