Рассчитаны сроки деградации подводной мерзлоты в Арктике

Российские учёные оценили, сколько времени может сохраняться подводная мерзлота на арктическом шельфе при антропогенном потеплении и как это зависит от чувствительности климата. Согласно модели, на внешнем шельфе многолетнемёрзлые породы могут исчезнуть в конце текущего — начале следующего века. Также рассмотрено, как долго в донных отложениях сохраняются условия устойчивости гидратов метана, связанных с мерзлотой.

В исследовании приняли участие сотрудники Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Института географии РАН. Результаты опубликованы в журнале "Доклады Российской академии наук. Науки о Земле" (№ 2, 2026).

"Наибольшая площадь распространения субаквальной (подводной) мерзлоты характерна для Восточно-Сибирского шельфа. Эта область является основным источником эмиссии метана в атмосферу Арктики, однако остаётся наименее изученной. Проблема деградации субаквальных многолетнемёрзлых пород особенно актуальна в связи с ускоренным потеплением и сокращением площади морских льдов в Арктике в последние десятилетия", — сообщили исследователи.

Прямые наблюдения за состоянием подводной мерзлоты ограничены: большинство скважин пробурено у побережья, на мелководье. Поэтому основным инструментом её изучения стало математическое моделирование. Донные отложения реагируют на изменения климата очень медленно, на это уходят тысячелетия, а расчёты современных климатических моделей проведены только до 2300 года. Авторы использовали модель Земной системы ИФА РАН, которая позволяет рассчитать изменения климата на 15 тысяч лет вперёд. Расчёты выполнены с двумя её версиями, которые по-разному реагируют на рост концентрации углекислого газа: при его удвоении глобальная температура повышается на 2,2 и 3,6 °C. Это соответствует середине и верхней части диапазона современных климатических моделей. Выбросы CO₂ заданы по умеренному сценарию SSP2-4.5 с их постепенным прекращением после 2100 года. По полученной температуре воздуха рассчитывалась придонная температура, а по ней — состояние донных отложений моря Лаптевых в прибрежной зоне и на шельфе с глубиной моря 10, 50 и 100 м.

Схематический разрез арктического шельфа по результатам моделирования для моря Лаптевых. Показаны многолетнемерзлые породы (ММП) и зона стабильности гидратов метана под побережьем и шельфом с глубиной моря 10, 50 и 100 м к началу индустриального периода (1850 г.), а также сроки сохранения ММП при антропогенном потеплении

Мощность подводной мерзлоты сильно зависит от глубины моря. К началу индустриального периода (1850 год) на побережье, где отложения контактируют с холодной атмосферой, она составляет 370–480 м, на мелком шельфе — 330–450 м, на среднем — 240–330 м, а на внешнем шельфе — менее 75 м, так как он был осушен лишь короткое время.

Как показали расчёты, на внешнем шельфе подводная мерзлота исчезает в 2095–2145 годах. На мелком и среднем шельфе многолетнемёрзлые породы могут сохраняться от 3 до 8 тысяч лет, в прибрежной зоне — до конца расчётного периода. Антропогенное потепление в несколько раз ускоряет оттаивание мерзлоты сверху по сравнению с доиндустриальным климатом. Чем выше чувствительность климата, тем быстрее деградирует мерзлота. Так, на мелком шельфе при меньшей чувствительности она сохраняется все 15 тысяч лет, а при большей — исчезает через 8–9 тысяч лет.

Отдельное внимание исследователи уделили зоне стабильности гидратов метана — слою донных отложений, который начинается в нижней части мёрзлой толщи и уходит ниже неё. Гидраты метана — это соединения газа с водой, которые образуются при высоких давлениях и низких температурах, а внешне напоминают снег или лёд. Когда условия их стабильности нарушаются, гидраты разрушаются и выпускают метан. Он относится к числу парниковых газов и, накапливаясь в атмосфере, ускоряет глобальное потепление.

Специалисты выяснили, что при умеренном геотермическом потоке (60 мВт/м²), типичном для большей части шельфа, эта зона может сохраняться на протяжении нескольких сотен лет даже после полного оттаивания вышележащих мёрзлых пород. Однако при более высоком тепловом потоке (75 мВт/м²), характерном для рифтовых областей внешнего шельфа моря Лаптевых, условия стабильности гидратов нарушаются ещё до исчезновения мерзлоты. Но и в этом случае на мелком и среднем шельфе зона стабильности сохраняется не менее двух тысяч лет.

По мнению исследователей, полученные оценки важны для понимания того, какой вклад арктический шельф вносит в круговорот углерода при изменении климата, а также для разведки и освоения запасов углеводородов шельфа.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-77-31009).

Источник: Российская академия наук