Колебания уровня мирового океана. Уровень мирового океана поднимается быстрее, чем считалось. Способы измерения уровня океана. Спутниковая альтиметрия

Уровень Мирового океана претерпевает постоянные изменения, связанные как с деятельностью подземной вулканической активности, так и с деятельностью человека. Исследования ученых доказали, что объем океана и конфигурация его берегов в течение геологической истории претерпевали непрерывные изменения, которые будут происходить и в дальнейшем. Даже составлены карты, на которых даны положение и контуры материков, какими они станут через миллионы лет.

Невдалеке от Неаполя на берегу залива стоят остатки колоннады и виднеются развалины древнего храма, посвященного Серапису — богу умирающей и возрождающейся природы. Выбор места для постройки храма был сделан древними римлянами далеко не случайно: здесь из-под земли бьют теплые сернистые ключи. Задолго до начала нашей эры толпы паломников приходили сюда на поклонение божеству и для того, чтобы искупаться в теплых источниках, славившихся своими целебными свойствами по всей Римской республике. Время не пощадило изящное архитектурное сооружение. В результате землетрясений и войн храм превратился в руину, но перед этим он был разрушен морем.

Из года в год оно все ближе подступало к основаниям колонн, к зданиям терм (теплых бань) и угрожало затопить сами целебные ключи. Пришлось возводить вдоль берега плотину, чтобы преградить путь морской воде. Но никакие ухищрения строителей и жертвоприношения жрецов не могли спасти обреченный храм.

Море занесло песком постамент колоннады, широко разлилось по дворикам зданий, и наконец соленая морская вода смешалась с исцеляющей водой ключей. Храм Сераписа утратил свою привлекательность и славу и вскоре был заброшен.

Тем временем море продолжало наступление. Основания колонн на два с половиной метра ушли в прибрежный песок, груды обломков лежали на каменных плитах полов, вода медленно прибывала. Проходили века. В XIII—XIV столетиях уровень моря достиг предела, колонны оказались залитыми водой на 6 метров.

Как известно, Неаполь расположен вблизи одного из величайших вулканов мира — Везувия; все окрестности лежат в области активной вулканической деятельности, проявлением которой и были горячие ключи храма Сераписа. В 1538 году произошло очередное землетрясение и сильное излияние лавы, после чего руины начали подниматься из воды. Море отступило. К началу XIX века развалины стояли на суше, а возродившиеся теплые источники снова стали привлекать к себе жаждущих исцеления.

Глядя в этих окрестностях на раскаленные горячим солнцем камни и выгоревшую траву, трудно поверить, что 400 лет назад вся местность находилась на дне моря. Теперь об этом свидетельствуют только исторические записи да множество отверстий, пробуравленных в колоннах морскими моллюсками-камнеточцами. Известный немецкий биолог, профессор К. Келлер, посетивший в конце прошлого века развалины храма, сообщает, что он без труда извлек из ходов в колоннах несколько побелевших раковин этих моллюсков.

Случай с храмом Сераписа далеко не единственный. Известно много других архитектурных сооружений, которые поглотило море. Обнаружение высоко над уровнем океана множества ископаемых останков морских животных свидетельствует о том, что почти любой участок современной суши был один, а то и несколько раз дном моря.

Иногда наступление (трансгрессия) или отступление моря (то есть его регрессия) имеет лишь местный характер. Они возникают в результате сравнительно небольших тектонических движений земной коры и не затрагивают соседние участки побережья. Однако имеются неопровержимые данные о том, что в течение геологической истории Земли трансгрессии и регрессии океана имели глобальный характер, причем уровень воды то поднимался на 150—180 метров по сравнению с современным, то опускался на 200—300 метров ниже его.

Известный советский ученый, специалист в области изучения моря Г. Линдберг пишет по этому поводу следующее: «Хорошо известны факты расположения морских террас на высоте до 1000 и более метров над уровнем океана. Они с неопровержимостью доказывают вертикальные движения суши. Но вместе с тем также хорошо известны факты относительной одновысотности расположения морских террас на значительном протяжении побережий не только в пределах одного моря, но и ряда морей и даже на побережьях других материков».

В качестве примера Г. Линдберг приводит данные о расположении шести главных горизонтов морских террас вдоль атлантического берега Патагонии (Южная Америка) и в Европе по берегам Средиземного, Черного и Каспийского морей. Высоты всех этих горизонтов удивительным образом совпадают между собой, значит, их поверхности были образованы одновременно и при одинаковом уровне океана.

Крупные реки после впадения в море обычно имеют глубоко и далеко идущее продолжение русла, часто с образованием на морском дне настоящей дельты. Эти подводные долины не могут образовываться глубоко под водой, следовательно, они обязаны своим происхождением текучей воде рек и возникли в период понижения уровня океана.

Причины, вызывающие изменение уровня океана, различны. С одной стороны, это результат движения земной коры. Представим себе, что в каком-либо месте произойдет опускание морского дна. Вода немедленно заполнит впадину, и общий уровень океана станет ниже.

Немецкий ученый А. Пенк подсчитал, что в результате опускания дна Средиземного моря уровень воды в Мировом океане понизился на 12 метров. Установлено, что в результате опускания дна возникли Берингово, Охотское, Японское и Восточно-Китайское моря, многие глубоководные желоба Тихого океана. Понятно, что их образование вызвало падение уровня воды в океане. Возможны также и обратные процессы, когда морское дно на отдельных участках начинает подниматься и тем самым вызывает трансгрессию. Усиленная вулканическая деятельность под водой с излиянием лавы тоже способствует подъему уровня океана. Однако при всех этих процессах объем воды в океане не меняется.

А может ли вообще меняться объем океана? Оказывается, может, и такие изменения случались, по-видимому, неоднократно. Известно, что часть гидросферы, водной оболочки нашей планеты, находится в твердом состоянии в виде ледников. Представим себе, что под влиянием каких-то причин вдруг растопятся льды Антарктиды, объем которых равен 25 миллионам кубических километров! Незамедлительно уровень океана поднимется на 40 метров, на морском дне окажется большинство крупнейших городов мира, самые густо населенные части материков, а также множество островов.

Такое таяние может произойти в результате усиления солнечной активности или под влиянием перемещения материка, покрытого ледниками, в более низкие широты.

Правда, ряд специалистов, особенно астрономы, считают, что наше Солнце, как и другие подобные ему звезды, так называемые «желтые карлики», отличается весьма высокой стабильностью излучения, которое мало меняется даже в течение 10 миллиардов лет.

Но не следует забывать, что даже небольшое и относительно кратковременное повышение солнечной радиации не может не сказаться на земном климате.

Известны же одиннадцатилетние солнечные циклы! Во всяком случае, никто не может опровергнуть периодичности наступления и таяния ледников на протяжении последних 1—2 миллионов лет. Очевидно, что ледниковую эпоху океан мелел, так как часть воды, испаряясь с его поверхности, скапливалась на суше виде льда. В межледниковые эпохи уровень океане повышался, и отчасти это происходило уже на глазах человека.

Рассказы о всемирном потопе, сохранившиеся в преданиях многих народов (в том числе в Библии), по-видимому, отражают события, действительно имевшие место на заре истории человечества.

Объем океана и конфигурация его берегов в течение геологической истории претерпевали постоянные изменения, которые будут происходить и в дальнейшем. Даже составлены карты, на которых даны положение и контуры материков, какими они станут через миллионы лет.

Поэтому привычную географическую карту мира следует рассматривать вовсе не как отражение чего-то постоянного и неизменного, а скорее как моментальную фотографию сложного динамического процесса эволюции нашей планеты.

Уровень Мирового океана является общей для всех точкой отсчета, с помощью которой можно измерять высоту участков суши, а также глубину водных бассейнов по всему земному шару. Это стало возможным из-за особенности нашей планеты, где материки являются лишь островами в бескрайних водных просторах Мирового океана.

Изменения уровня Мирового океана

Уровень Мирового океана постоянно испытывает изменения, связанные со многими факторами. Среди них самыми важными выделяют деятельность человека и вулканическую активность.

Колебания океанических вод могут быть двух видов:

• Периодические - колебания происходят в результате отливов и приливов.
• Непериодические - возникают в результате цунами, тайфунов, циклонов, ураганов.

Также колебания различают по продолжительности:

• Короткие - регулируются приливами-отливами и длятся ровно 6 часов 12,5 минут.
• Длительные - происходят в течение многих сотен лет, и связаны с глобальным изменением объема воды в океане.

Рис. 1. Колебания уровня Мирового океана за последние 200 тыс. лет.

Первые длительные или вековые изменения колебаний океанических вод происходили во времена исторического оледенения планеты - в этот период уровень океана уменьшился на 200 м. С постепенным таянием ледников он начал повышаться. В ближайшее время прогнозируется его поднятие еще на 30 см., что может повлечь за собой серьезную экологическую угрозу всему живому на планете.

Карта областей на Земле с максимальным риском быть затопленными из-за поднимающегося уровня мирового океана. Красным отмечены области, которые уйдут под воду, если море поднимется на шесть метров

Американские климатологи установили, что повышение среднего уровня мирового океана на Земле из-за глобального потепления медленно ускоряется. Согласно данным, полученным с помощью спутниковых измерений за последние 25 лет, скорость роста уровня моря каждый год увеличивается в среднем на 0,084 миллиметра в год, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences .

Одно из прямых следствий глобального потепления на Земле - повышение среднего уровня мирового океана, которое наблюдается с середины XIX века. Оно происходит из-за теплового расширения океанской воды, а также в результате таяния полярных ледяных щитов в Антарктиде и Гренландии и горных ледников. Только за XX век средний уровень моря поднялся на 17 сантиметров и продолжает расти. По некоторым прогнозам, часть стран, расположенных на небольшой высоте, в частности, островные государства в Тихом океане, могут оказаться полностью затопленными уже в середине XXI века. Чтобы точнее оценить возможную динамику среднего уровня моря в течение ближайшего времени, ученые предлагают разнообразные компьютерные и математические модели, однако пока их результаты довольно сильно расходятся и не могут считаться достаточно точными.

Для создания более точной модели, описывающей динамику уровня моря на планете, американские климатологи под руководством Роберта Нерема (Robert S. Nerem) из Колорадского университета в Боулдере проанализировали последние спутниковые данные о динамике среднего уровня мирового океана и обнаружили, что изменение уровня моря за последние 25 лет можно описать, считая, что его рост происходит с постоянным в среднем ускорением. В своей работе использовали все доступные данные альтиметров, установленных на спутниках четырех океанографических миссий NASA и Национального управления океанических и атмосферных исследований США: начиная с запущенного в 1992 году TOPEX/Poseidon до спутника Jason-3 , который на орбиту ракетой-носителем Falcon 9 в январе 2016 года. По этим данным ученые определили среднюю скорость и среднее ускорение повышения среднего уровня моря на Земле с 1993 по 2017 год. При этом в своем исследовании авторы не рассматривали доступные данные, полученные с помощью мареографов (ни за предыдущие годы, ни проводившиеся одновременно со спутниковыми измерениями), которые несколько уступают по своей точности, и могут немного отличаться от результатов спутниковых измерений.

При этом чтобы определить влияние на уровень моря только глобальных климатических изменений и избежать вклада локальных одиночных событий (которые приводят к заметным флуктуациям, но не отражают общих количественных тенденций), ученые постарались оценить и вычесть из общей зависимости вклад двух наиболее заметных событий, произошедших за этот период. Первым из них была серия мощных извержений филиппинского вулкана Пинатубо , которая произошла в начале 90-х годов XX века. Из-за выброса огромного количества аэрозольных частиц в атмосферу эти извержения имели ощутимое влияние на климат Земли - в частности, привели к увеличению средней температуры и увеличению площади озоновой дыры над Антарктидой. Вторым важным фактором, который также привел к локальному ускорению роста уровня океана, был Эль-Ниньо - активная фаза циклических тихоокеанских поверхностных течений, которая приводит к значительному повышению температуры на Земле; последняя такая фаза наблюдалась в 2015-2016 годах. По мнению ученых, оба этих фактора приводят к значительным локальным отклонениям от общей тенденции, связанной с климатическими изменениями на планете, и для количественного анализа связанные с ними флуктуации из общей зависимости были вычтены.

Динамика изменения среднего уровня мирового океана (global mean sea level, GMSL) c 1993 по 2017 год. Синим обозначены исходные данные, красным - за вычетом влияния извержений Пинатубо, зеленым - за вычетов вкладов извержений Пинатубо и Эль-Ниньо

R. S. Nerem et al./ PNAS, 2018

В результате анализа полученных данных с поправкой на влияние Эль-Ниньо и извержений Пинатубо климатологи определили среднюю скорость повышения среднего уровня моря на планете, которая составила 2,9 миллиметра в год, а также его ускорение. Оказалось, что данные об изменении среднего уровня моря за последние 25 лет очень хорошо описываются моделью постоянного ускорения, и в среднем скорость роста уровня моря каждый год увеличивается на 0,084 миллиметра в год (погрешность измерений составила около 30 процентов).

Исходя из средней скорости повышения уровня моря, ученые предложили считать процесс равноускоренным и сделали на основе этой модели оценку уровня моря в 2100 году, который должен увеличиться на 65 сантиметров по сравнению с 2005 годом. По словам ученых, эти результаты качественно согласуются с данными наиболее точных на сегодняшний день прогнозов, полученных с помощью компьютерного моделирования, но в будущем точность оценок должна повыситься за счет анализа данных за более длительные промежутки времени.

Отметим, что недавно новозеландские климатологи , действительно ли повышения уровня моря так опасно для тихоокеанских островов. Оказалось, что даже острова Тувалу, для которых риск быть затопленными считается максимальным, за последние 30 лет не только не уменьшились по площади, но даже немного выросли. Рост площади произошел даже несмотря на то то, что уровень моря там повышается примерно в два раза быстрее, чем в среднем на планете.

Александр Дубов

М. Г. Деев ,
канд. геогр. наук, старший научный сотрудник кафедры океанологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Способы измерения уровня океана.
Спутниковая альтиметрия

Уровень моря измеряют на водомерных постах, которые оборудованы на прибрежных гидрометеорологических станциях. Простейшим устройством для измерения уровня является водомерная рейка, которая жестко закрепляется в грунте с таким расчетом, чтобы при самом низком стоянии уровня в данном месте нулевая отметка отсчетной шкалы всегда находилась в воде. Для закрепления водомерных реек часто используются гидротехнические сооружения в виде пирсов, причалов, дамб, волноломов.

Схема
спутниковой альтиметрии

Непрерывную регистрацию колебаний уровня выполняют на гидрометеорологических станциях, оборудованных мареографами - самописцами уровня различных типов. Конструкции большинства подобных приборов можно разделить на два типа: поплавковые и гидростатические. Поплавковый мареограф регистрирует уровень поплавка, плавающего в специальном колодце, соединенном с морем горизонтальной трубой. Колебания поплавка, подвешенного с противовесом на гибком проводе или тросе, передаются измерительному колесу, а от него на пишущее устройство, которое вычерчивает на ленте кривую колебаний уровня.

Способы установки мареографов: в колодце на берегу (а), на свайном основании (б)

В конструкции гидростатического мареографа заложен принцип хорошо известного барометра-анероида. Чувствительные датчики таких приборов, размещаемых чаще всего на дне водоемов, реагируют на колебания гидростатического давления, которые происходят при изменениях уровня моря. Датчики стационарных моделей таких мареографов устанавливаются в колодцах или на подводных конструкциях гидротехнических сооружений, а регистрирующая часть прибора размещается в будке водомерного поста. Некоторые модели гидростатических мареографов рассчитаны на автономную работу. В них измеряющая и регистрирующая части прибора монтируются в одном водонепроницаемом корпусе, и конструкция устанавливается на дне.
Наблюдения за поведением уровня Мирового океана на береговых станциях и постах не могут дать полной картины его колебаний, так как ведутся только в узкой прибрежной полосе. В открытом океане, вероятно, существуют многочисленные перекосы уровня, вызываемые неравномерным распределением плотности, крупными течениями и другими подобными причинами.
Измерение абсолютных отметок уровня в открытом океане стало возможным только с началом использования радиовысотомеров, устанавливаемых на искусственных спутниках Земли. Методика измерения расстояний от космического объекта до земной поверхности начала разрабатываться в 70-х годах прошлого века и получила название спутниковой альтиметрии. Спутниковые методы позволяют осуществлять постоянный мониторинг уровенной поверхности Мирового океана.
Существует несколько вариантов расчета спутниковых орбит для ведения геодезических и других высотных измерений земной поверхности. Рассмотрим программу так называемой изомаршрутной спутниковой съемки, которая хорошо иллюстрирует основные принципы спутниковой альтиметрии.

Санкт-Петербург. Кронштадт. Павильон (в нем установлен мареограф) и водомерная рейка, которую справедливо назвать рейкой № 1 в стране, - Кронштадтский футшток. От «нуля» Балтийского моря ведется отсчет высот в России.

Параметры изомаршрутной орбиты спутника с радиовысотомером подбираются так, чтобы каждый очередной виток (трек ) смещался относительно предыдущего на некоторую постоянную величину. Через определенное число витков (цикл ) спутник выходит на маршрут первого трека, после чего весь цикл повторяется снова. В 1992 г. по программе TOPEX/Poseidon для изучения циркуляции и топографии поверхности Мирового океана на околоземную орбиту с высотой 1336 кми наклонением к плоскости экватора 66° был выведен спутник с двумя радиовысотомерами (альтиметрами). В 2001 г. на ту же орбиту выведен второй спутник этой программы, «Jason-1». Расстояние между соседними треками на экваторе равно 300 км, продолжительность одного цикла - 10 суток. За это время поверхность Земли покрывается регулярной ромбической сеткой спутниковых трасс, измерения вдоль которых повторяются около 36 раз в году.

График показывает изменение уровня океана (в мм, по вертикальной шкале)
по данным спутниковой альтиметрии TOPEX/Poseidon в 90-е - начале 2000-х годов.

В спутниковой альтиметрии высота морской поверхности рассчитывается относительно поверхности геоида по измеренной высоте спутника над морем и высоте орбиты самого спутника - с учетом поправок, связанных с инструментальной точностью альтиметров, состоянием морской поверхности, прохождением сигнала через плотные слои атмосферы и некоторых других. В итоге получается средняя высота морской поверхности, которая есть расчетная величина, полученная при осреднении альтиметрических измерений одного или нескольких спутников, наиболее приближенная к невозмущенной поверхности океана. Точность таких измерений составляет около 5 см.

Уровень Мирового океана в прошлом и сегодня.
Динамическая топография

Периодически повторяющиеся колебания уровня с периодами порядка 15-25 тыс. лет, вызываемые покровными оледенениями и приводящие к изменениям глобального объема воды в океане, называются эвстатическими. Последнее крупное оледенение в истории Земли (Вюрмское) достигло наибольшего развития около 18 тыс. лет назад. Тогда, на пике оледенения, уровень океана из-за сосредоточения больших объемов воды в ледниках опускался по разным оценкам на 65-125 м относительно современного состояния. Заметим, что понижение уровня на сто метров в нынешних границах Мирового океана соответствует изъятию примерно 36 млн км3 жидкой воды, которая вся переходит в твердое состояние и формирует ледниковый покров на материках. Когда льды начинают таять, талая вода возвращается в океан, что проявляется в постепенном повышении его уровня.

Изменения уровня Мирового океана за последние 800 тысяч лет

В последовавшие после пика Вюрмского оледенения 8-10 тыс.лет уровень океана сравнительно равномерно поднимался со средней скоростью 8-9 м за тысячу лет. В последние 6 тыс. лет происходило постепенное замедление роста уровня, и в прошлом тысячелетии поднятие составило около одного метра. В настоящее время природа Земли и ее климатическая система находятся в условиях типичного межледниковья, оптимум которого уже пройден. С большой долей вероятности можно полагать, что в таких условиях вековые колебания уровня порядка ±1 м за тысячу лет (в среднем 1 мм/год) есть нормальное явление в истории Земли.
Для оценки современного состояния уровня Мирового океана используются данные спутниковых альтиметрических измерений и обширные массивы океанографических наблюдений, по которым можно рассчитать топографию стерического уровня. Единичные измерения уровня (и спутниковые, и наземные) отражают отклонения высоты, вносимые влиянием ветровых волн, зыби, приливов и прочих кратковременных воздействий. При осреднении массовых измерений все короткопериодные и случайные возмущения уровенной поверхности исключаются, оставляя только высоты уровня, обусловленные постоянными долговременными факторами. Получаемая при такой процедуре топография поверхности воды, сформированная под воздействием динамических причин, среди которых можно выделить широтную неравномерность нагрева поверхности океанов, влияние крупных стационарных центров действия атмосферы, а также наиболее крупные звенья океанической циркуляции, получила название динамической топографии.
Обработка материалов спутниковой альтиметрии по программе TOPEX/Poseidon позволила получить первую топографическую карту среднего уровня океанов, созданную по непосредственным измерениям. Наибольшие отклонения динамического уровня составляют от –110 до +130 см, т.е. в среднем десятки сантиметров выше и ниже поверхности геоида.
Самое высокое положение уровня отмечается в северной тропической области западной части Тихого океана, к югу от Японских островов. Самые низкие отметки динамического уровня расположены на северной периферии Южного океана, в полосе 60-х южных широт. В каждом из океанов* перепады уровня от тропиков к высоким широтам составляют два (Атлантический океан) - два с половиной (Тихий океан) метра. Уровень Тихого океана на всех широтах самый высокий, уровень Атлантического - самый низкий, перепад составляет в среднем 60-65 см, уровень Индийского океана находится в промежуточном положении.
Расчеты стерического уровня, выполненные по среднегодовым значениям температуры и солености морской воды в этих океанах, показали, что разности в топографии «альтиметрического» и «стерического» уровней почти не выходят за пределы погрешностей, допущенных в расчетах того и другого. А это означает, что главная причина отклонений среднего невозмущенного уровня океанов от поверхности геоида определяется разностью в плотности океанических вод, то есть разностями в температуре и солености, от которых зависит плотность. Чем выше температура и ниже соленость морской воды, тем меньше ее плотность и наоборот. Уменьшение плотности ведет к увеличению объема, а следовательно, и к повышению уровня. Интересно, что превышение уровня Тихого океана в Северном полушарии определяется главным образом пониженной соленостью его вод, а в умеренных широтах Южного полушария - их повышенной температурой.

Глобальный океанический конвейер

Превышение уровня - признак видимый, в буквальном смысле лежащий на поверхности. Но есть и другие свойства, как бы избыточные в одном океане и недостаточные в другом. Например, содержание биогенных веществ (силикатов и фосфатов) в северной части Тихого океана в 2-3 раза превышает их концентрацию в водах Северной Атлантики. Противоположная картина наблюдается в распределении растворенных карбонатов и кислорода, концентрация которых наибольшая в Атлантическом океане и постепенно уменьшается к северной части Тихого. Эти и некоторые другие подобные факты приводят к выводу о существовании межокеанского обмена свойствами в виде глобальной циркуляции, пронизывающей пространство трех океанов - от Северной Атлантики через Индийский океан до северных широт Тихого океана. По современным представлениям, такая замкнутая циркуляция существует, она состоит из поверхностного и глубинного противоположно направленных потоков, ее назвали глобальным океаническим конвейером.

Факторы изменения уровня Мирового океана.

Повсеместное превышение уровня Тихого океана свидетельствует о наличии постоянного горизонтального градиента давления, который направлен на выравнивание уровней и приведение их в равновесное состояние. Под действием этого градиента из самой «высокой» области Тихого океана через проливы индонезийских морей на юго-запад движется поток теплых вод, которые через Индийский океан, огибая южную оконечность Африки, выходят в Атлантику. Далее вдоль побережий двух Америк эти воды пересекают Атлантический океан до его северо-западного района. Там поверхностные воды из-за интенсивного испарения осолоняются и уплотняются, что приводит к их конвективному погружению. Достигнув глубин 2000-3000 м, они смешиваются с холодными водами, поступающими из Арктического бассейна, и начинают формировать глубинную, противоположно направленную ветвь глобальной циркуляции. Пересекая Атлантический океан с севера на юг, глубинные воды вливаются в Циркумполярное (Западных ветров) течение, которым увлекаются на восток вдоль берегов Антарктиды. В южной части Тихого океана перед проливом Дрейка глубинные воды поворачивают на север и, следуя в этом направлении, достигают района Алеутских островов, где, будучи менее плотными относительно местных глубинных вод, медленно поднимаются к верхним приповерхностным слоям, замыкая «конвейерную ленту».

Конвейер «в профиль»

Это движение происходит чрезвычайно медленно и никакими приборами не регистрируется. Период полного обмена водами Атлантического и Тихого океанов в потоке глобального океанического конвейера оценивается временем порядка от многих сотен до полутора тысяч лет. На всем протяжении этого длительного пути происходит медленный непрерывный обмен теплом, солями, биогенными веществами, газами с окружающими водами. Изменения, происходящие в климатической системе Земли, выражающиеся в перераспределении тепла и влаги, обострении атмосферных процессов, нарушении режимов погоды в тех или иных районах, могут отражаться на движении «конвейера» в виде изменений характеристик переносимых свойств, а также интенсивности переноса.
Так, на примере глобального океанического конвейера можно заключить, что совсем небольшие, но долговременно существующие разности в положении уровня океанов способны возбуждать устойчивую циркуляцию вод и процессы межокеанского обмена свойствами, поддерживающие глобальное динамическое равновесие в Мировом океане.

Глобальный океанический конвейер «анфас». Красным показаны теплые, синим - холодные потоки.

Возраст человечества по сравнению с возрастом Земли ничтожно мал. Нам сложно осознать скорость, с которой происходят геологические процессы нашей планеты. Для того, чтобы на Земле образовались океаны, понадобились миллионы лет. Даже для того, чтобы набрать ванну, требуется время, так представьте, сколько его прошло, чтобы наполнились водой огромные котловины, занимающие две трети поверхности планеты. Ученые посчитали, что уровень мирового океана поднимался всего на 1 миллиметр в год. Конечно, этот процесс не протекал равномерно. Одновременно происходили разнообразные геологические процессы, поднимались и опускались тектонические плиты, уходили под воду материки и острова, образовывались новые. Вырастали и умирали леса, шло развитие живых организмов, менялся климат. С точки зрения человеческой жизни, все это было ужасно медленно. Если бы вы попали на Землю примерно 2 с половиной миллиарда лет назад, когда шел процесс наполнения мирового океана, вы смогли бы прожить всю свою жизнь от рождения до смерти, так и не заметив, что что-то происходит.

Тем не менее, «всемирные потопы» происходили, причем неоднократно. Геологи изучают горные породы, похожие на слоеный торт, где пласты морских отложений чередуются со слоями сугубо «сухопутными». Современная береговая линия в общих чертах оформилась примерно 6-10 тысяч лет назад. А 20 тысяч лет назад эта линия была на 100 метров ниже нынешнего показателя. На дне Северного моря росли леса, были болота и тундра, располагались устья больших лет, а еще, по всей видимости, обитал человек. Так было не только в Европе. Ученые обнаружили на Атлантическом шельфе США на глубине ста метров залежи торфа, кости и зубы мамонтов, древние стоянки человека. А потом закончился ледниковый период, началось таяние ледников, уровень океана стал неуклонно повышаться почти на 1 см в год. Так продолжалось несколько тысячелетий, пока примерно в 4 тысячелетии до нашей эры не наступило относительное постоянство. Это не значит, что уровень океана остается на одном уровне. Он продолжает колебаться. С 200 года до нашей эры до 1000 года нашей эры уровень оставался относительно стабильным. Потом начался теплый период, называемый Средневековой климатическая аномалия, и до 15 века уровень океана возрастал со скоростью около 0,5 мм в год. Потом снова наступил период похолодания – Малый ледниковый период – и относительное постоянство. С 19 века снова начался активный подъем уровня мирового океана до 2 мм в год. Это связывают с очередным потеплением.

Как ни странно, ученым гораздо проще измерить показатели доисторической поры, чем за последние пару тысяч лет. Колебания уровня океана от 1 до 4 метров трудно зафиксировать, так как они накладываются на движения тектонических пластов и перепады уровня воды, связанные с приливами, волнами, нагонами. То, что происходило в недавнем прошлом, почти не поддается измерениям. Если судить об уровне моря по береговому рельефу, приходится учитывать силу прибоя, плотность пород и прочие условия. А если судить по отложениям (древесина, торф, створки моллюсков, кораллы), надо учитывать, что во время штормов волны могут закидывать обломочный материал на высоту до 8 метров на открытых участках океанического побережья.

На разной глубине могут жить и моллюски, по раковинам которых ученые определяют возраст отложений. Известен еще и такой курьезный случай. В Австралии геологи обнаружили террасу на высоте 5-7 метров. На ней было значительное количество остатков раковин, по которым возраст террасы датировали примерно 5 тысяч лет. Однако в процессе работы археологов выяснилось, что на этой террасе располагалась стоянка древних людей, а осколки раковин – пищевые отбросы. А терраса на самом деле гораздо старше и образовалась в один из межледниковых периодов около 40 тысяч лет назад.

Изучению колебаний уровня мирового океана сейчас придается очень большое значение. Это интересно не только с научной точки зрения, но и сугубо с практической. Если посмотреть на карту Земли, можно увидеть, сколько территории находится ниже уровня моря. Многие прибрежные зоны расположены в зоне риска. Так, четверть Нидерландов ушла бы под воду, если бы не мощные дамбы. Впрочем, и так нередки случаи, когда штормы нагоняют воду к берегу, и она переливается через дамбы, затапливая обширные территории. Амстердам может уйти под воду в ближайшие 150 лет, если уровень моря повысится на 1-2 метра.

Всем известная постоянно тонущая Венеция на самом деле может утонуть, если уровень воды поднимется еще на метр. Так же, в опасности находится Санкт-Петербург, где в последние годы отмечают участившиеся наводнения. Несмотря на защитные сооружения и охраняющая от приливов система Барьер Темзы, Лондон тоже не застрахован от затопления. Гамбург находится в ста километрах от моря, но положение в устье Эльбы делает вероятным его уход под воду при подъеме уровня океана на 2 с половиной метра. В Китае система защиты от наводнений развита довольно слабо, поэтому подъем воды даже на полтора метра может угрожать многим миллионам жителей Шанхая, Гонконга, Гуанчжоу, Шеньчженя. В Северной Америке дела не лучше. Новый Орлеан и так достаточно часто страдает от штормов и наводнений. Ураган Катрина уничтожил практически половину города, и это может повториться. В неменьшей опасности находится Нью-Йорк. Во время штормов прибрежная часть города попадает в зону наводнений, а чтобы ее полностью затопило, вода должна подняться на 3 метра. При таком подъеме уровня моря затопление грозит так же Сан-Франциско и Лос-Анджелесу.

И это только крупные города, но ведь пострадает и вся прибрежная территория. А именно в этой зоне, к примеру, проживает 50% населения США, больше половины населения Японии, 75 % населения Норвегии и Португалии и в целом более половины всех жителей планеты. Вот почему ученым так важно изучить детальную картину колебания уровня мирового океана, чтобы понимать современную ситуацию и иметь возможность прогнозировать изменения в будущем.

Борислава Билявская