1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Вестник РАН
  4. T. 93, № 6, 2023

Вестник РАН, 2023, T. 93, № 6, стр. 526-538

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

Л. И. Лобковский a, b, *, А. А. Баранов c, **, И. С. Владимирова a, d, ***, Д. А. Алексеев b, a, ****

a Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Москва, Россия

b Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Долгопрудный, Россия

c Институт теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН
Москва, Россия

d Федеральный исследовательский центр “Единая геофизическая служба РАН”
Обнинск, Россия

* E-mail: llobkovsky@ocean.ru
** E-mail: aabaranov@gmail.com
*** E-mail: ir.s.vladimirova@yandex.ru
**** E-mail: alexeevgeo@gmail.com

Поступила в редакцию 28.04.2023
После доработки 20.05.2023
Принята к публикации 30.05.2023

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.

Ключевые слова: Арктика, метастабильные газогидраты, эмиссия метана, потепление климата, Западная Антарктида, разрушение ледников, сильнейшие землетрясения, тектонические волны, триггерный механизм.

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

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Вестник РАН

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал