Подъем уровня моря и низменные дайв-направления

Столетие роста уровня моря: что показывают данные

Систематические измерения среднего глобального уровня моря основываются на двух основных источниках данных: сети из более чем 2000 приливных станций, некоторые из которых имеют записи, восходящие к середине 19-го века, и спутниковой радиолокационной альтиметрии, непрерывно работающей с 1993 года. Черч и Уайт [1] гармонизировали эти наборы данных и оценили, что средний глобальный уровень моря поднимался примерно на 1,7 мм в год в течение 20-го века, с ускорением во второй половине, вызванным комбинацией теплового расширения прогревающегося океана и потери массы горных ледников, а также Гренландского и Антарктического ледниковых щитов. С момента запуска спутника TOPEX/Poseidon в 1992 году, альтиметрические записи показывают дальнейшее ускорение: текущая скорость в 3,7 мм в год примерно вдвое превышает среднюю за 20-й век. Рамсторф [5] продемонстрировал с использованием полуэмпирического моделирования, что глобальный подъем уровня моря тесно связан с глобальной температурой, и что даже умеренное потепление обрекает океан на столетия продолжительного подъема из-за длительного времени теплового равновесия глубокой океанской воды.

Как формируются атоллы — и почему они особенно уязвимы

Коралловые атоллы — это результат миллионов лет накопления карбонатов на опускающихся вулканических основаниях, как это впервые предположил Чарльз Дарвин в 1842 году. Коралловый каркас непрерывно производит карбонат кальция, и острова образуются, когда волны выбрасывают фрагменты на гребень рифа, образуя моту из обломков (островки) едва выше уровня прилива. Вся архитектура атолла зависит от непрерывного производства кораллов: та же структура, которая создает остров, защищает его от волновой энергии. Закисление океана и термическое обесцвечивание, уменьшая производство кораллового карбоната, таким образом, непосредственно подрывают физическую основу островков атолла — делая подъем уровня моря и деградацию рифов синергетическими угрозами, а не независимыми [2]. Средняя высота островов атоллов во всем мире составляет 1–2 м над средним уровнем моря; самые высокие точки редко превышают 4–5 м.

Парадокс островов-атоллов

Противоречивый вывод геоморфологических исследований заключается в том, что многие атоллические острова фактически увеличились в площади за 20-й век, поскольку вызванное волнами отложение осадков расширило береговую линию островов. Это наблюдение иногда неверно истолковывалось в популярных СМИ как доказательство того, что атоллы «не находятся под угрозой» из-за подъема уровня моря. Ошибка кроется в смешении площади суши с пригодностью для жизни. Даже если остров растет горизонтально, критическим ограничением для человеческого поселения является пресноводная линза — тело пресной воды, которое плавает на более плотной соленой воде внутри пористого кораллового щебня и песка острова. По мере подъема уровня моря линза истончается, и вызванные волнами наводнения перекатываются через поверхность острова, закачивая соленую воду непосредственно в водоносный горизонт [4].

Три страны на передовой

Мальдивы

Мальдивская Республика состоит из 1192 островов на 26 атоллах, со средней высотой суши примерно 1,5 м над средним уровнем моря. Туризм — преимущественно рифовый и активно продвигаемый благодаря необычайной прозрачности и биоразнообразию мальдивских рифов — генерирует примерно 25–30% ВВП и 60–70% валютных поступлений. Мальдивы вложили значительные средства в защиту побережья, включая строительство морской стены вокруг Мале и развитие искусственного острова Hulhumalé на большей высоте. Однако прогнозы согласно SSP5-8.5 показывают, что 80% территории Мальдив может подвергаться ежегодным наводнениям к 2100 году [3]. Сочетание деградации рифов, вызванной обесцвечиванием, и подъема уровня моря угрожает как природному капиталу, который движет туризмом, так и физической инфраструктуре — аэропортам, причалам, курортным платформам, — которая его обслуживает. Несколько дайвинг-курортов уже переместили водные виллы в более глубокие, защищенные лагуны, поскольку эрозия береговой линии ускорилась.

Тувалу

На девяти атоллах Тувалу проживает около 11 000 человек, и развита индустрия дайвинг-туризма, основанная на нетронутых внешних стенах рифов, дайвинге в каналах и дайвинге к затонувшим судам времен Второй мировой войны в лагуне Фунафути. Вандрес и соавт. [6] провели первую национальную оценку опасности прибрежных наводнений для Тувалу, моделируя наводнения, вызванные волнами, при текущем и прогнозируемом уровнях моря. Они обнаружили, что даже при текущих условиях уровня моря крупные наводнения уже затрагивают значительные части суши острова в сезон циклонов, и что подъем уровня моря на 0,5 м резко увеличивает как частоту наводнений, так и глубину затопления на всех девяти атоллах. В 2023 году Тувалу подписала исторический договор с Австралией, предусматривающий путь переселения для граждан Тувалу — фактически признавая на правительственном уровне, что страна может оказаться непригодной для проживания в ее нынешнем виде. Индустрия дайвинг-туризма сталкивается с перспективой сокращения сезонов, поврежденной инфраструктуры и, в конечном итоге, оставления островов, если траектории выбросов не будут кардинально изменены.

Кирибати

Кирибати (произносится Кирибас) включают 33 атолла, расположенные по обе стороны от экватора и Международной линии перемены дат, с общей площадью суши 811 км², разбросанной по 3,5 миллионам км² океана. Южный Тарава, главный населенный пункт, является одним из самых густонаселенных районов в Тихом океане. Сторлацци и соавт. [4] использовали физико-основанную сцепленную модель волн, гидродинамики и грунтовых вод на атолле Рой-Намур на соседних Маршалловых островах — морфологически сравнимую с атоллами Кирибати — и обнаружили, что наводнения, вызванные волнами, загрязнят пресноводный водоносный горизонт на 75% острова в течение десятилетий при прогнозируемом подъеме уровня моря, делая воду непригодной для питья и фактически делая остров непригодным для жизни задолго до того, как суша будет физически затоплена. Этот механизм — коллапс пресноводной линзы — теперь считается основной краткосрочной угрозой пригодности для жизни атоллов, предваряющей полное затопление на десятилетия [4].

Волновая застройка: доминирующий краткосрочный механизм

Основной механизм прибрежных наводнений на атоллах – это не постепенное наступление спокойных морей, а усиление волновой застройки и наката во время штормовых событий. По мере повышения уровня моря глубина воды над мелководным рифовым гребнем увеличивается, что уменьшает рассеивание волновой энергии и позволяет более крупным волнам достигать берега острова. Сторлацци и соавт. [4] продемонстрировали, что повышение уровня моря на 0,5 м примерно удваивает годовую вероятность крупных событий перелива на их исследуемом участке Маршалловых островов, в то время как повышение на 1,0 м увеличивает ее на порядок. Николлс и Казенав [7] синтезировали глобальные прогнозы прибрежного воздействия и пришли к выводу, что сочетание повышения уровня моря с штормовыми нагонами и волновым накатом представляет собой доминирующую угрозу для низменных прибрежных систем по всему миру, особенно в малых островных государствах без адаптационных возможностей континентальных прибрежных стран.

Прогнозы МГЭИК AR6 по уровню моря

• SSP1-1.9 (сильное смягчение): 0,28–0,55 м к 2100 году; скорость подъема замедляется после середины века.
• SSP2-4.5 (промежуточный): 0,33–0,61 м к 2100 году; вероятный диапазон, не включая низковероятные высокоэффективные вклады ледникового покрова.
• SSP5-8.5 (высокие выбросы): 0,63–1,01 м к 2100 году; риск превышения >1,5 м, если активируются нестабильности морских ледовых щитов.
• После 2100 года: По всем сценариям подъем уровня моря продолжается в течение столетий из-за тепловой инерции; при высоких выбросах многометровый подъем неизбежен даже за пределами прогнозного окна МГЭИК.
• Тропическое усиление: Подъем уровня моря в тропической части Тихого и Индийского океанов, по прогнозам, будет на 10–20% выше, чем в среднем по миру, что непропорционально затронет атоллы.

Последствия для рифового дайвинг-туризма

Помимо физической потери суши, подъем уровня моря взаимодействует со здоровьем рифов сложными путями. Увеличенная глубина воды над мелководными рифовыми гребнями может изначально принести пользу некоторым кораллам, уменьшая световое напряжение и температурные экстремумы — потенциальный краткосрочный плюс. Однако одновременные воздействия закисления океана [2], снижающие производство карбонатов, и термическое обесцвечивание, разрушающее существующий каркас, означают, что рифы не смогут успевать за подъемом уровня моря, как это происходило во время прошлых событий подъема уровня моря, когда химия океана была более благоприятной. Чистым результатом прогнозируется затопление рифов — каркасы, которые не могут расти вверх достаточно быстро, чтобы оставаться в фотической зоне, — в сочетании с эрозией атолловых островов, теряющих свои карбонатные запасы [8].

Подъем уровня моря — это не проблема будущего для атоллов. Вопрос не в том, пострадают ли острова, а в том, когда совокупные последствия наводнений, проникновения соленой воды и штормовых повреждений превысят порог пригодности для жизни.

— Wandres et al., Earth's Future, 2024 [6]

Пути адаптации

• Восстановление коралловых рифов: Активные программы по разведению кораллов для поддержания производства карбонатов и ослабления волн на мелководье рифов.
• Поднятая инфраструктура: Строительство платформ дайвинг-курортов и аэропортов на возвышенностях или искусственных островах.
• Управляемое отступление и региональная миграция: Кирибати приобрело землю на острове Вануа-Леву Фиджи; договор Тувалу с Австралией официально оформляет пути климатической миграции.
• Строительство морских стен: Некоторая эффективность для защиты городских центров (Мале, Южный Тарава), но непозволительно дорого в национальном масштабе для большинства атоллов.
• Мониторинг на основе сообщества: Интеграция операторов дайвинг-туризма в сети мониторинга здоровья рифов для раннего выявления обесцвечивания и эрозии.