Diffiiculties in the anthropogenic concept of global warming and the seismogenic trigger mechanism of climate change

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Diffiiculties in the anthropogenic concept of global warming are discussed and a seismogenic trigger mechanism for climate change is proposed.The essence of this mechanism is that methane contained in the micropores of frozen rocks in a locked state can be released as a result of the destruction of the microstructure of the environment due to additional stresses caused by the trigger effect of deformation waves passing through gas-saturated areas of sedimentary strata. The waves themselves are generated by the strongest earthquakes that occur in subduction zones. With a characteristic speed of deformation waves of the order of 100 km/year, they travel a distance of about 2000–2500 km from the Aleutian and Kuril-Kamchatka subduction zones to the Arctic zone in approximately 20–25 years. This corresponds to the time difference between a series of the most powerful earthquakes with a magnitude greater than 8.5, which occurred in these zones in the interval 1952–1965, and the beginning of a sharp climate warming in 1980. After the start of the gas filtration process as a result of the destruction of the pore microstructure and a sharp increasing the permeability of the geomedium due to the impact of a deformation wave, the process of methane emission can continue autonomously for tens and even hundreds of years, depending on the thickness of the disturbed gas-saturated layer. This explains the ongoing emission of methane on the Arctic shelf for the last forty-odd years after the strongest earthquakes of the middle of the last century that initiated it.

Full Text

Введение

Согласно доминирующей в международном климатическом сообществе точке зрения о причинах современного потепления климата, данное явление вызвано в основном парниковым эффектом от промышленных выбросов углекислого газа в атмосферу. Взятое за аксиому, такое представление привело к ряду международных соглашений (Киотский протокол, Парижское соглашение и др.) по ограничению выбросов углекислого газа и заключению о необходимости быстрого перехода мирового сообщества к низкоуглеродной «зеленой» экономике. Однако, как показано в работе [1], такой односторонний подход к климатической проблеме является контрпродуктивным, так как не признает приоритета социально-экономических аспектов устойчивого развития общества. Наряду с этим все больше вопросов возникает при анализе исходных данных, положенных в основу антропогенной концепции потепления климата. Так, большую роль в обосновании данной концепции сыграла представленная одним из ее главных апологетов американским климатологом М. Манном картина изменения средней температуры Земли за последнюю тысячу лет в форме так называемой хоккейной клюшки, демонстрирующая резкий подъем температуры начиная с 1980 г. на фоне тысячелетнего периода относительно постоянного температурного уровня (рис. 1).

 

Рис. 1. Картина изменения средней температуры Земли за последние две тысячи лет. Синяя кривая – восстановленный по различным данным график температуры, синяя область – доверительный интервал, черным показана температура в инструментальный период [2], модифицировано.

 

На рис. 1 показаны температуры за последние 2 тысячелетия (синий цвет) по отношению к средним значениям температуры 1850–1900 гг. (черный цвет). Заштрихованная область содержит доверительный интервал 68% [3, 4]. Эта картина фигурировала как одно из главных доказательств справедливости продвигаемой антропогенной концепции в нескольких отчетах Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) начиная с конца 90-х годов предыдущего столетия. Однако широко разрекламированную среди различных слоев общества картину «хоккейной клюшки» нельзя признать адекватной, поскольку она игнорирует хорошо задокументированный средневековый температурный оптимум, а именно: в период Х–ХIII вв. температура Земли была сопоставима с сегодняшней при практически полном отсутствии в средние века промышленных выбросов углекислого газа в атмосферу (рис. 2).

 

Рис. 2. Изменение средней температуры Земли за последнюю тысячу лет. Красный график – глобальная температура из отчета МГЭИК 1990 г. [5], модифицировано; синий график – глобальная температура из отчета 2001 г. [6], модифицировано; черный график – глобальная температура из работы [7], модифицировано.

 

На рис. 2 показаны графики реконструированной средней температуры Земли за последнюю тысячу лет: красным цветом показана глобальная температура из отчета МГЭИК 1990 г. [5] на основе температур центральной Англии [8], синим цветом показана глобальная температура из отчета МГЭИК 2001 г. [6] на основе работы [9], черным цветом показана глобальная температура из работы [7]. Хорошо видна существенная разница температурных кривых, опубликованных в отчетах МГЭИК за 1990 г. (красная кривая) и за 2001 г. (синяя кривая), а именно: в более позднем отчете исчезло значительное потепление, отвечающее уже упомянутому средневековому оптимуму. В дальнейшем выяснилось, что такая «модернизация» температурной кривой была сделана специально, чтобы убедить мировую общественность в абсолютной уникальности современного потепления климата и получить таким образом якобы неопровержимые доказательства справедливости утверждения об антропогенной природе глобального потепления. Отмеченная фальсификация данных, произведенная американским климатологом М. Манном и некоторыми его коллегами, получившая название «Климатгейт», была устранена в более позднем докладе МГЭИК 2013 г., где признается реальность теплой средневековой климатической аномалии (Medieval Climate Anomaly) в период с 950 по 1250 г. [10]. Однако доверие к аргументам активных сторонников антропогенной концепции потепления этим эпизодом было серьезно подорвано.

Другие сомнения в справедливости антропогенной концепции возникают при сопоставлении временного хода изменения средней температуры и объемов выброса углекислого газа в современную эпоху в ХХ и ХХI вв. Исходя из этой концепции, естественно было бы ожидать, что должна наблюдаться прямая корреляция между объемами выбросов углекислого газа и изменениями температуры среды. Однако, как видно на рис. 3, имеет место фактически антикорреляция этих параметров для центральной части графика за период с 1940 по 1975 г. На нем показаны фазы потепления и похолодания климата в XX–XXI вв. в сравнении с изменениями объемов промышленных выбросов СО2 в атмосферу. В частности, периоду 1945–1975 г. наиболее быстрого увеличения объемов выбросов СО2 отвечает период относительного похолодания Земли, что находится в явном противоречии с антропогенной концепцией. Далее, начавшемуся резкому потеплению климата в районе 1980 г. соответствует локальный спад выбросов. Наконец, периоду подъема температуры 1920–1938 г. отвечает примерно одинаковый уровень выбросов СО2. Показанное на рис. 3 отсутствие ожидаемой хотя бы качественной корреляции между средней температурой и объемами промышленных выбросов СО2 на существенных отрезках временной шкалы вряд ли может свидетельствовать в пользу антропогенной концепции потепления климата.

 

Рис. 3. Сопоставление графика объемов выбросов СО2 [11] и графика изменения средней температуры в Арктике на протяжении XX и начала XXI в. (исследования Арктического и Антарктического научно-исследовательского института), модифицировано. Красными жирными линиями показаны фазы быстрого потепления.

 

Отмеченные трудности в обосновании этой концепции предопределяют поиск альтернативных подходов к объяснению феномена потепления климата в короткопериодных масштабах времени порядка первых десятков лет. Если обратиться к быстрым крупномасштабным природным процессам геодинамического характера, обладающим большой мощностью, способным потенциально влиять на глобальную климатическую систему, то возможными кандидатами предположительно могли бы выступить крупнейшие вулканические извержения или серии сильнейших землетрясений, происходящие в основном в зонах субдукции. Следует, однако, отметить, что крупнейшие вулканические извержения, как правило, приводят к похолоданию климата из-за выбросов огромных масс пепла в атмосферу, закрывающего большие площади поверхности Земли от солнечной инсоляции. Поэтому для объяснения потепления климата с позиций современной геодинамики остается версия возможного воздействия на климат сильнейших землетрясений. Такая точка зрения была впервые предложена в 2020 г. одним из авторов данной работы в виде сейсмогенно-триггерной гипотезы о генерации массированной эмиссии метана из мерзлых пород арктического шельфа и прилегающих сухопутных областей мерзлоты, вызванной деформационными волнами, идущими от наиболее близко расположенных к Арктике зон субдукции, Алеутской и Курило-Камчатской, где иногда происходят сильнейшие землетрясения с магнитудами больше 8,5 [12–14]. В этих работах было показано, что начало современного резкого потепления в 1979–1980 г. можно объяснить деформационными волнами, пришедшими в Арктическую зону примерно через 20–25 лет после возникновения серии сильнейших землетрясений с магнитудами больше 8,5 в Алеутской зоне и северной части Курило-Камчатской зоны субдукции, которые произошли в интервале 1952–1965 гг. Деформационные волны, вызванные серией сильнейших землетрясений в указанных островных дугах, прошли расстояние 2000–2500 км между ними и Арктической зоной при средней скорости 100 км/год за 20–25 лет, приведя, благодаря триггерному механизму добавочных напряжений, к массированным выбросам метана из осадочной толщи в атмосферу и соответствующему парниковому эффекту. Аналогичные сейсмогенно-триггерные процессы предположительно имеют место в Антарктике и окружающих ее зонах субдукции, результатом которых также стало разрушение подледных газгидратов, ускорение движения и разрушения ледников, начавшееся в 70-х годах прошлого столетия. В настоящей работе приводятся фактические данные и геодинамические оценки, развивающие и дополняющие сеймогенно-триггерную гипотезу в приложении в основном к Арктическому региону.

Корреляция между уровнем сейсмической активности, интенсивностью эмиссии метана и климатическими изменениями

Как отмечалось выше, в основе альтернативной концепции потепления лежит представление о массированных выбросах метана из мерзлых осадочных пород арктического шельфа и прилетающих областей суши в результате триггерного механизма деформационных волн, идущих от очагов сильнейших землетрясений в Алеутской и Курило-Камчатской зонах субдукции. Наблюдается временной сдвиг на 20–25 лет между максимальной сейсмической активностью Земли в XX в., приходящейся на интервал 1952–1965 гг., и началом резкого потепления климата в 1979–1980 гг. (рис. 4).

 

Рис. 4. Сопоставление графиков: a – изменения средней температуры в Арктике на протяжении XX и начала XXI в. [15], модифицировано; б – временной последовательности сильнейших землетрясений согласно [16], модифицировано.

 

Этот сдвиг связан с временем пробега деформационных волн от зон субдукции до Арктической зоны с характерной скоростью порядка 100 км/год. На рис. 5 показаны очаги серии сильнейших землетрясений в Алеутской и Курило-Камчатской островных дугах и условные траектории движения деформационных волн в сторону Арктики.

 

Рис. 5. Распространение деформационных волн в Арктический регион, вызванных сильнейшими землетрясениями в Алеутской и Курило-Камчатской зонах субдукции.

 

Как уже отмечалось, собственно механизм потепления климата в Арктике связан с парниковым эффектом от повышенной эмиссии метана из осадочных пород шельфа и суши Арктической зоны, содержащих большое количество скоплений газа в свободной форме и в виде частично диссоциированных метастабильных газгидратов. Эта гипотеза была предложена на основе открытия экстремально высоких концентраций атмосферного и растворенного метана в морях Восточной Арктики (Лаптевых, Восточно-Сибирское, Чукотское), которые представляют самый широкий и мелководный шельф Мирового океана, где находится более 80% всей подводной мерзлоты и гигантские запасы мелкозалегающих арктических гидратов [17, 18]. На протяжении последних лет было документировано нарушение сплошности подводной мерзлоты, что привело к формированию каналов пузырьковой газовой разгрузки с расходом, значительно превышающим эмиссию метана из всего Мирового океана [19–21]. Авторский обзор основных исследований, выполненных в этом направлении, приведен в [22].

Эмиссия, происходящая как на суше, так и на шельфе, – следствие разрушения слабопроницаемой структуры мерзлых пород и общего повышения уровня трещиноватости осадочных толщ за счет дополнительных напряжений, возникающих в результате прихода деформационных волн литосферы в Арктическую зону из области их генерации в очагах мегаземлетрясений. Таков альтернативный по отношению к антропогенной точке зрения геодинамический механизм современного резкого потепления климата в Арктике.

На рис. 6 показано, как изменение уровня моря влияет на стабильность арктических газгидратов: в последний ледниковый период уровень моря был понижен примерно на 100 м [6, 17], и дно мелководного арктического шельфа выходило на поверхность, при этом среднегодовая температура была около –17 °C. После окончания ледникового периода наступило потепление, ледяные щиты на суше в Северном полушарии растаяли (исключая Гренландию) и уровень моря повысился примерно до современного, затопив мелководный шельф, при этом среднегодовая температура морской воды в рассматриваемом районе составила –1 °C [19]. Таким образом, температурные граничные условия сверху повысились примерно на 16 град. [22, 23].

 

Рис. 6. Влияние изменения уровня моря на стабильность арктических газгидратов: a – холодный период, уровень моря понижен, дно мелководного арктического шельфа выходит на поверхность, среднегодовая температура –17 °C; б – теплый период, уровень моря повышен, шельф затоплен, среднегодовая температура воды –1°C [17].

 

Существует точка зрения, что современные выбросы метана связаны с деградацией подводной мерзлоты вследствие нагрева шельфа и разложением газгидратов в ходе голоценовой трансгрессии, которая началась примерно 10 000–12 000 лет назад [24, 25]. Восходящий геотермальный поток является другим фактором, влияющим на формирование каналов метановой разгрузки [17, 22]. По мере приближения мерзлоты к тепловому равновесию сверху и снизу ее температура приближается к температуре таяния, составляющей для солесодержащих пород чуть менее 0 °C.

Кроме того, следует еще учитывать повышенную температуру в подкоровой мантии и повышенный тепловой поток, идущий из верхней мантии в области восточно-сибирской части шельфа от моря Лаптевых до Берингова пролива [26], по сравнению с западной частью шельфа от Баренцева моря до п-ова Таймыр, где эмиссия пузырькового метана малозначима [18]. Этот долгоиграющий фактор подогрева мерзлых пород снизу также может способствовать их нестабильности и распаду реликтовых газгидратов на шельфе восточной части российской Арктики.

Однако при объяснении современной эмиссии метана на арктическом шельфе вследствие разогрева гидратсодержащих пород из-за голоценовой трансгрессии встает вопрос о времени наступления интенсивной фазы эмиссии, приводящей к началу резкого потепления климата примерно в 1980 г. Данный вопрос связан с разными временными масштабами двух процессов: 1) процесса постепенного нагрева осадочных пород шельфа в течение приблизительно 10 тыс. лет вследствие трансгрессии и 2) процесса быстрого развития эмиссии метана в течение нескольких лет, с которой предположительно связано современное потепление климата. Разница в три порядка между характерными временами этих процессов заставляет думать, что должен существовать дополнительный триггерный механизм, быстро запускающий процесс эмиссии метана на фоне уже достаточно прогретых осадочных породах щельфа. Таким триггерным механизмом запуска эмиссии метана на шельфе могут быть вышеупомянутые деформационные волны, приходящие от очагов сильнейших землетрясений в Алеутской и Курило-Камчатской островных дугах.

В рассматриваемом здесь геодинамическом подходе известная концепция деформационных волн, первоначально придуманная для интерпретации процессов миграции сейсмической активности, используется в новом качестве – как возможный триггерный механизм воздействия на газонасыщенные осадочные породы, приводящий к эмиссии метана. Существенная особенность нашей модели деформационных волн состоит в учете не только механических возмущений литосферы, но и тепловых эффектов, связанных с фазовым переходом на границе литосфера–астеносфера, что позволяет объяснить возможность распространения деформационных волн на большие расстояния (порядка нескольких тысяч километров) со слабым затуханием, обеспечивая заметные добавочные напряжения в литосфере [27–29].

При обосновании сейсмогенно-триггерной гипотезы потепления климата важное значение имеют прямые измерения концентрации метана в атмосфере, проводимые учеными из США с начала 1980-х годов (NOAA Global Monitoring Laboratory measurements) [30]. На рис. 7, а, б отражены ежегодные измерения средней концентрации метана в атмосфере начиная с 1984 г. по настоящее время. Характерная особенность изменения во времени концентрации газа – различия в скорости ее роста для четырех временных интервалов: 1) интервал 1984–1992 гг. характеризуется относительно быстрым ростом концентрации метана; 2) интервал 1992–1999 гг. – замедлением роста концентрации; 3) интервал 1999–2007 гг. демонстрирует почти полное прекращение роста концентрации; 4) интервал 2007–2022 гг. вновь характеризуется быстрым ростом концентрации метана. На рис. 7, б показаны ежегодные приращения средней концентрации метана в атмосфере.

 

Рис. 7. Средняя концентрация метана в атмосфере: а – графики, демонстрирующие глобально осредненное среднемесячное значение метана в атмосфере [30]; б – график годовых приращений атмосферного CH4 на основе глобально усредненных данных о морской поверхности [31].

 

Для подтверждения сейcмогенно-триггерной гипотезы резкого потепления климата необходимо прежде всего убедиться в наличии пространственно-временной корреляции между сильнейшими землетрясениями и наблюдаемыми климатическими изменениями. Рассмотрим возможную корреляцию сильных событий и концентрации метана в атмосфере. Возникает вопрос: с чем могут быть связаны разные темпы роста содержания метана на протяжении последних 40 с лишним лет?

Исходя из сейсмогенно-триггерной гипотезы, следовало бы ожидать, что изменения темпа роста концентрации этого газа в атмосфере должны коррелировать с изменениями уровня выделения сейсмической энергии Земли (с учетом временного сдвига порядка 20 лет, связанного с временем пробега деформационных волн от очагов больших землетрясений до мест скопления метана, запертого в осадочных породах прежде всего Арктической зоны). Такую корреляцию иллюстрирует рис. 8: две огибающие кривые отражают изменение среднегодовых приращений концентрации метана в атмосфере в период 1984–2022 гг. и вариации уровня сейсмической активности Земли, определяемой сильнейшими землетрясениями с магнитудой больше 8 за период 1964–2002 гг. (с учетом упоминавшегося временного сдвига). Корреляционное подобие двух кривых, на наш взгляд, свидетельствует в пользу рассматриваемой нами гипотезы потепления климата.

 

Рис. 8. Сопоставление изменений сейсмической активности Земли и вариаций концентрации метана в атмосфере. Сплошной линией показана огибающая кривая, отражающая изменение среднегодовых приращений концентрации метана в атмосфере в период 1984–2022 гг. Пунктиром дана кривая вариации уровня сейсмической активности Земли, определяемой крупными землетрясениями с магнитудой больше 8 за период 1964–2002 гг. [32].

 

Вместе с тем для некоторых временных интервалов на рис. 8 наблюдаются нарушения корреляции между кривыми изменения сейсмической активности и концентрации метана в атмосфере. К таким интервалам плохой корреляции относятся следующие временные отрезки: 1984–1985 гг., 1995–1998 гг., 2001–2004 гг., 2009–2013 гг., 2017–2021 гг. Такие расхождения между кривыми находят естественное объяснение в рамках рассматриваемого триггерного механизма эмиссии метана из осадочной толщи в атмосферу. По смыслу этого механизма добавочные напряжения, связанные с деформационными волнами, разрушают микроструктуру пор в мерзлых породах и метастабильных газгидратах, в которых находится метан, и последний начинает фильтроваться через осадочные породы с определенной скоростью, зависящей от проницаемости и других параметров среды. По оценкам из работы [13], характерная скорость фильтрации может составлять порядка 1 м/год. Экспериментально было установлено, что скорость подъема газового (метанового) фронта к поверхности осадков может достигать 5–7 м/год [25]. Отсюда следует, что эмиссия метана будет продолжаться определенное время после запуска процесса триггерным механизмом разрушения геосреды [33, 34]. Это время будет зависеть от глубины и толщины затронутого разрушением газонасыщенного слоя. Например, если затронутый разрушением газонасыщенный слой начинается почти от поверхности и имеет толщину около 150 м, то при скорости вертикальной фильтрации порядка 1 м/год эмиссия метана может продолжаться еще около 150 лет после ее запуска сейсмогенно-триггерным механизмом (рис. 9).

 

Рис. 9. Вертикальная фильтрация метана, вызванная триггерным эффектом деформационных волн (жирные сплошные стрелки), поднятие пузырьков метана в воде – сипы (прерывистые стрелки).

 

Этим объясняется факт продолжения и даже некоторого усиления эмиссии метана на арктическом шельфе в наши дни, хотя после серии сильнейших землетрясений середины прошлого века, запустивших массированную эмиссию метана около 1979–1980 г., давшую старт современному потеплению климата, сейсмическая активность очень заметно снизилась и находилась на сравнительно низком уровне вплоть до настоящего времени. Таким образом, однажды запущенный сейсмогенно-триггерным механизмом процесс эмиссии метана способен продолжаться десятки и даже первые сотни лет без какой-либо внешней подпитки.

Помимо объяснения упомянутого выше нарушения корреляции между концентрацией метана в атмосфере и более ранними периодами сейсмической активности Земли этот вывод имеет важное значение для прогноза периода продолжающегося глобального потепления с точки зрения рассматриваемой здесь сейсмогенно-триггерной концепции изменения климата. По нашей гипотезе получается, что независимо от усилий мирового сообщества по сокращению выбросов СО2 природная эмиссия метана и связанное с ней потепление климата, возможно, будут продолжаться большую часть ХХI в. В пользу такого неутешительного сценария говорит, в частности, развитие средневекового периода потепления (рис. 2), если его интерпретировать в рамках сейсмогенно-триггерной гипотезы, т.е. считать, что возникновение средневекового оптимума связано с серией мегаземлетрясений с магнитудой больше 8,5, произошедших в зонах субдукции в начале Х в., аналогичной рассмотренной выше серии сильнейших землетрясений середины ХХ в. Судя по оценкам повторяемости подобных мегасобытий, такое предположение кажется вполне реалистичным.

Получение прямых оценок периодов повторяемости мегаземлетрясений является крайне сложной задачей в силу того, что период инструментальных наблюдений, как правило, во много раз короче характерного времени накопления упругих напряжений, необходимых для реализации сейсмических событий подобной силы. Приведем конкретные оценки периодов повторяемости мегаземлетрясений для некоторых зон субдукции. Оценки периода повторяемости для мегаземлетрясения c M ~9 в Японской зоне субдукции по результатам недавних исследований палеоцунами составляют приблизительно 800−1100 лет [35]. По другим оценкам, упругий сейсмогенный потенциал, необходимый для реализации события подобной силы в рассматриваемом регионе, может накопиться за период порядка 350−700 лет [36]. Для субдукционной зоны Каскадия в Тихом океане период повторяемости мегаземлетрясений по палеосейсмологическим и геологическим данным составляет от 215 до 1488 лет, при этом среднее значение периода повторяемости за последние 7700 лет составляет 600 лет [37]. В Суматра-Андаманской зоне субдукции нижняя граница периода повторяемости мегаземлетрясений, подобных землетрясению 2004 г. с M = 9,2, оценивается по результатам расчетов в 600 лет [38]. Аналогичные оценки, полученные по палеосейсмическим и геологическим данным, достигают 960−1200 лет [39]. Перуанско-Чилийская зона субдукции характеризуется более коротким периодом повторяемости мегаземлетрясений, который по оценкам [38] составляет 300−400 лет. В Алеутской зоне субдукции период повторяемости мегаземлетрясений с протяженными очагами, захватывающими сразу несколько смежных сегментов субдукционной зоны, составляет 800−950 лет [40].

Исходя из приведенных оценок можно предположить, что начало периода средневекового потепления, так же, как и в современной ситуации, связано с возникновением в Х в. серии сильнейших мегаземлетрясений с магнитудами больше 8,5 в Алеутской и Курило-Камчатской островных дугах и действием того же сейсмогенно-триггерного механизма эмиссии метана и потепления климата. Интересно отметить, что на примере эволюции средневекового оптимума видно, что быстрый рост температуры продолжался несколько сотен лет, после чего температура стала понижаться, перейдя затем в малый ледниковый период в XIV–XVIII вв. (рис. 2). Не исключено, что такой же неутешительный климатический сценарий будет реализован и в грядущие века современного исторического периода. Поэтому человечеству следует уделять большее внимание вопросам адаптации к длительному периоду потепления климата, чем пытаться остановить природный процесс глобального потепления путем уменьшения выбросов углекислого газа, сокращая и в перспективе ликвидируя основные отрасли добывающей промышленности.

Заключение

В работе дается критический анализ доминирующей сегодня в мире антропогенной концепции глобального потепления климата. Показано серьезное несоответствие между наблюдаемыми и ожидаемыми (по антропогенной концепции) вариациями хода изменения температуры и объемов выбросов углекислого газа в ХХ в. Предложенная альтернативная сейсмогенно-триггерная концепция потепления климата объясняет наблюдаемые климатические изменения и их связь с сильнейшими землетрясениями, генерирующими деформационные волны, которые за счет триггерного воздействия на газонасыщенные осадочные слои приводят к усилению эмиссии метана и неантропогенному парниковому эффекту. Если применить аналогию между современным изменением климата в ХХ и XXI вв. и наиболее близким по времени средневековым оптимумом, то, исходя из хода кривой потепления климата в средние века и сейсмогенно-триггерной концепции потепления, можно с определенной осторожностью и без экологического алармизма высказать предположение о достаточно длительном периоде продолжающейся фазы современного потепления климата по крайней мере на протяжении более 100 лет, т.е. заведомо до конца нынешнего столетия. Такой пессимистический сценарий эволюции климата должен уточняться и тщательно обосновываться в будущих исследованиях. В практическом плане он ставит в приоритет прежде всего разработку различных мер адаптации к возможным природным явлениям катастрофического характера, связанным с климатическими изменениями.

×

About the authors

Leopold I. Lobkovsky

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Scieces; Sakhalin State University/SakhTECH

Email: llobkovsky@ocean.ru
ORCID iD: 0000-0002-8033-8452

Academician of RAS, Doctor of Sciences in Physics and Mathematics, Professor, International Center of the Far-Eastern and Arctic Seas (named by admiral S.O. Makarov)

Russian Federation, Moscow; Yuzhno-Sakhalinsk

Igor P. Semiletov

V. I. Il’yichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS; Sakhalin State University/SakhTECH

Email: ipsemiletov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1741-6734

Corresponding Member of RAS, Doctor of Sciences in Geology and Mineralogy, Professor, International Center of the Far-Eastern and Arctic Seas (named by admiral S.O. Makarov)

Russian Federation, Vladivostok; Yuzhno-Sakhalinsk

Alexey A. Baranov

Institute of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics, RAS

Author for correspondence.
Email: aabaranov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7793-5555

Candidate of Sciences in Physics and Mathematics

Russian Federation, Moscow

Irina S. Vladimirova

Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Scieces

Email: vladis@gsras.ru
ORCID iD: 0000-0002-7301-7183

Candidate of Sciences in Physics and Mathematics

Russian Federation, Moscow

References

  1. Danilov-Danilyan V.I., Kattsov V. M., Porfiryev B. N. Ecology and climate: where we are now and where we will be in two or three decades. The situation in Russia. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2023;93(11):1032–1046. (In Russ.).
  2. Neukom R., Barboza L. A., Erb M. P., Shi Feng, Emile-geay J., Evans M. N. et al. 2019. Global mean temperature reconstructions over the Common Era. figshare. Collection. 4507043.v2. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.
  3. AGES2k Consortium. A global multiproxy database for temperature reconstructions of the Common Era. Scientific Data 4. 2017. 170088 EP. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.88.
  4. PAGES2k Consortium. Consistent multidecadal variability in global temperature reconstructions and simulations over the Common Era. Nat. Geosci. 2019;12:643–649. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0400-0.
  5. Houghton J. T., Jenkins G. J.,Ephraums J.J. (eds.). IPCC Scientific Assessment 1990: Climate Change 1990. Cambridge, Great Britain;New York, NY, USA; Melbourne, Australia: Cambridge University Press; 1990. 410 p.
  6. Watson R. T. and the Core Writing Team (eds.). IPCC, 2001: Climate Change 2001: Synthesis Report. A Contribution of Working Groups I, II, and III to the Third Assessment Report of the Integovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA: Cambridge University Press; 2001. 398 p.
  7. Moberg A., Sonechkin D., Holmgren K. et al. Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data. Nature. 2005;433:613–617. https://doi.org/10.1038/nature03265.
  8. Lamb H. H. The early medieval warm epoch and its sequel. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 1965;1:13–37.
  9. Mann M. E., Bradley R. S., Hughes M. K. Global-Scale Temperature Patterns and Climate Forcing Over the Past Six Centuries. Nature. 1998;392:779–787.
  10. Masson-Delmotte V., Schulz M., Abe-Ouchi A., Beer J., Ganopolski A., González Rouco J. F., Jansen E., Lambeck K., Luterbacher J., Naish T., Osborn T., Otto-Bliesner B., Quinn T., Ramesh R., Rojas M., Shao X., Timmermann A. Information from Paleoclimate Archives. In: Stocker T. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S. K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P. M. (eds.). Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2013. Cambridge, United Kingdom; New York, NY, USA: Cambridge University Press.
  11. Friedlingstein P., O‘Sullivan M., Jones M. W. et al. Global Carbon Budget 2022. Earth Syst. Sci. Data. 2022;14:4811–4900. https://doi.org/10.5194/essd-14-4811-2022.
  12. Lobkovsky L. I. Seismogenic-triggering mechanism of gas emission activizations on the Arctics helf and associated phases of abrupt warming. Geosciences. 2020;10:428.
  13. Lobkovsky L. I., Baranov A. A., Ramazanov M. M., Vladimirova I. S.,Gabsatarov Y.V., Semiletov I. P., Alekseev D. A. Trigger Mechanisms of Gas Hydrate Decomposition, Methane Emissions, and Glacier Breakups in Polar Regions as a Result of Tectonic Wave Deformation. Geosciences. 2022;12:372.
  14. Lobkovsky L. I., Baranov A. A., Garagash I. A., Ramazanov M. M., Vladimirova I. S., Gabsatarov Y. V., Alekseev D. A., Semiletov I. P. Large Earthquakes in Subduction Zones around the Polar Regions as a Possible Reason for Rapid Climate Warming in the Arctic and Glacier Collapse in West Antarctica. Geosciences. 2023;13:171.
  15. Climate at a Glance: Global Time Series. NOAA National Centers for Environmental information. URL: https://www.ncei.noaa.gov/cag/ (date of application: 15.09.2022).
  16. Lay T. The surge of great earthquakes from 2004 to 2014. Earth and Planetary Science Letters. 2015;409:133–146.
  17. Shakhova N. E., Semiletov I. P. Methane Hydrate Feedbacks. In: Martin Sommerkorn, Susan Joy Hassol (eds.). Arctic Climate Feedbacks: Global Implications. Published by WWF International Arctic Programme August, 2009. P. 81–92. ISBN: 978-2-88085-305-1.
  18. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A., Yusupov V., Kosmach D., Gustafsson O. Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf. Science. 2010;327(5970):1246–1250. doi: 10.1126/science.1182221.
  19. Shakhova N., Semiletov I., Leifer I., Sergienko V., Salyuk A., Kosmach D., Chernikh D., Stubbs C., Nicolsky D., Tumskoy V., Gustafsson O. Ebullition and storm-induced methane release from the East Siberian Arctic Shelf. Nat. Geosci. 2014;7(1):64–70. doi: 10.1038/ngeo2007, 2014.
  20. Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V., Lobkovsky L., Yusupov V., Salyuk A., Salomatin A., Chernykh D., Kosmach D., Panteleev G., Nicolsky D., Samarkin V., Joye S., Charkin A., Dudarev O., Meluzov A., Gustafsson Ö. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice. Phil. Trans. R. Soc. A. 2015;373. 20140451. doi: 10.1098/rsta.2014.0451.
  21. Chernykh D., Shakhova N., Yusupov V., Gershelis E., Morgunov B., Semiletov I. First Calibrated Methane Bubble Wintertime Observations in the Siberian Arctic Seas: Selected Results from the Fast Ice.Geosciences. 2023;13. 228. https://doi.org/10.3390/geosciences13080228.
  22. Shakhova N., Semiletov I., Chuvilin E. Understanding the permafrost–hydrate system and associated methane releases in the East Siberian Arctic Shelf. Geosciences. 2019;9.251. doi: 10.3390/geosciences9060251.
  23. Nicolsky D. J., Romanovsky V. E., Romanovskii N. N., Kholodov A. L., Shakhova N. E., Semiletov I. P. Modeling sub-sea permafrost in the East Siberian Arctic Shelf: The Laptev Sea region. J. Geophys. Res. 2012;117. F03028. doi: 10.1029/2012JF002358, 2012.
  24. Romanovskii N. N., Hubberten H.-W., Gavrilov A. V., Eliseeva A. A., Tipenko G. S. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas. Geo-Mar. Lett. 2005;25:167–182.
  25. Shakhova N., Semiletov I., Gustafsson O., Sergienko V., Lobkovsky L., Dudarev O., Tumskoy V., Grigoriev M., Mazurov A., Salyuk K. et al. Current rates and mechanisms of subsea permafrost degradation in the East Siberian Arctic Shelf. Nat. Commun. 2017;8. 15872.
  26. Lobkovsky L. I., Baranov A. A., Bobrov A. M., Chuvaev A. V. Global geodynamic model of the modern Earth and its application for the Arctic region. Reports of the Russian Academy of Sciences. 2024. (In Russ.). doi: 10.1134/S1028334X23603000.
  27. Garagash I. A., Lobkovsky L. I. Deformation tectonic waves as a possible trigger mechanism for intensifying methane emissions in the Arctic. Arctic: Ecology and Economics. 2021;1(1):42–50. (In Russ.).
  28. Lobkovsky L. I., Ramazanov M. M. Thermomechanical waves in the system elastic lithosphere–viscous asthenosphere. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Mechanics of Liquid and Gas. 2021;(6):4–18. (In Russ.).
  29. Lobkovsky L. I., Baranov A. A., Vladimirova I. S., Gabsatarov Yu. V., Alekseev D. A. Possible seismogenic trigger mechanism for methane emission, glacier destruction and climate warming in the Arctic and Antarctic. Physics of the Earth. 2023;(3):33–47.
  30. Lan X.,Thoning K.W., Dlugokencky E. J. Trends in globally-averaged CH 4 , N 2 O, and SF 6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements. 2015. Version 2023-02. https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10.
  31. Dlugokencky E. J., Steele L. P., Lang P. M., Masarie K. A. The growth rate and distribution of atmospheric methane. J. Geophys. Res. 1994;99:17021–17043. https://doi.org/10.1029/94JD01245.
  32. Lobkovsky L. I., Baranov A. A., Vladimirova I. S., Alekseev D. A. Strong earthquakes and deformation waves as possible triggers of climate warming in the Arctic and destruction of glaciers in the Antarctic. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2023;93(6):526–538. (In Russ.).
  33. Lobkovsky L. I., Ramazanov M. M. On the theory of filtration with double porosity. Reports of the Russian Academy of Sciences. Geosciences. 2019;484(3):348–351. (In Russ.).
  34. Lobkovsky L. I., Ramazanov M. M. Generalized model of filtration in a fractured-porous medium with low-permeability inclusions and its possible applications. Physics of the Earth.2022;(2):144–154. (In Russ.).
  35. Minoura K., Imamura F., Sugawara D., Kono Y., Iwashita T. The 869 Jogan tsunami deposit and recurrence interval of large-scale tsunami on the Pacific coast of northeastern Japan. J. Nat. Disaster Sci. 2001;23(2):83−88.
  36. Ozawa S., Nishimura T., Suito H., Kobayashi T., Tobita M., Imakiire T. Coseismic and postseismic slip of the 2011 magnitude-9 Tohoku-Oki earthquake. Nature. 2011;475:373–377.
  37. McCaffrey R. Global frequency of magnitude 9 earthquakes. Geology. 2008;36(3):263–266.
  38. Satake K., Atwater B. F. Long-term perspectives on giant earthquakes and tsunamis at subduction zones. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2007;35:349–374.
  39. Rajendran K. On the recurrence of great subduction zone earthquakes. Current Science. Special section: Earth Sciences. 2013;104(7):880–892.
  40. Shennan I., Barlow N., Carver G., Davies F., Garrett E., Hocking E. Great tsunamigenic earthquakes during the last 1000 years on the Alaska megathrust. Geology. 2014;42(8):687–690.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The picture of the change in the average temperature of the Earth over the last two thousand years. The blue curve is a temperature graph reconstructed from various data, the blue area is the confidence interval, the black shows the temperature in the instrumental period [2], modified.

Download (111KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Change in the average temperature of the Earth over the last thousand years. Red graph – global temperature from the 1990 IPCC report [5], modified; blue graph – global temperature from the 2001 report [6], modified; black graph – global temperature from [7], modified.

Download (209KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Comparison of the graph of CO2 emissions [11] and the graph of average temperature changes in the Arctic during the 20th and early 21st centuries (studies by the Arctic and Antarctic Research Institute), modified. The red bold lines show the phases of rapid warming.

Download (326KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparison of graphs: a – changes in average temperature in the Arctic during the 20th and early 21st centuries [15], modified; b – time sequence of the strongest earthquakes according to [16], modified.

Download (274KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Propagation of deformation waves in the Arctic region caused by the strongest earthquakes in the Aleutian and Kuril-Kamchatka subduction zones.

Download (695KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The impact of sea level change on the stability of Arctic gas hydrates: a – cold period, sea level is lowered, the bottom of the shallow Arctic shelf comes to the surface, average annual temperature is –17 °C; b – warm period, sea level is higher, the shelf is flooded, average annual water temperature is –1 °C [17].

Download (419KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Average concentration of methane in the atmosphere: a – graphs showing the globally averaged monthly average value of methane in the atmosphere [30]; b – graph of annual increments of atmospheric CH4 based on globally averaged data on the sea surface [31].

Download (158KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Comparison of changes in the Earth's seismic activity and variations in the concentration of methane in the atmosphere. The solid line shows the envelope curve reflecting the change in the average annual increments of methane concentration in the atmosphere in the period 1984–2022. The dotted line shows the curve of variations in the level of seismic activity of the Earth, determined by large earthquakes with a magnitude greater than 8 for the period 1964–2002 [32].

Download (241KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Vertical filtration of methane caused by the trigger effect of deformation waves (thick solid arrows), the rise of methane bubbles in water – seeps (dashed arrows).

Download (180KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences