Гренландский ледяной щит занимает площадь 1,7 миллиона квадратных километров (660 200 квадратных миль) в Арктике. Если он полностью растает, уровень мирового океана поднимется примерно на 7 метров (23 фута), но ученые не уверены, как быстро может растаять ледяной щит. Моделирование переломных точек - критических порогов, когда поведение системы необратимо меняется, - помогает исследователям определить, когда может произойти таяние.

Новое исследование, частично основанное на выбросах углерода, с помощью моделирования определило две критические точки для Гренландского ледяного щита: выброс 1000 гигатонн углерода в атмосферу приведет к таянию южной части ледяного щита; около 2500 гигатонн углерода означает окончательную потерю почти всего ледяного щита.

Выбросив около 500 гигатонн углерода, мы находимся примерно на полпути к первой критической точке.

"Первая переломная точка находится недалеко от сегодняшних климатических условий, поэтому мы находимся в опасности ее пересечения", - сказал Деннис Хёнинг, климатолог из Потсдамского института исследования воздействия на климат, возглавлявший исследование. "Как только мы начнем скользить, мы упадем с этого обрыва и не сможем подняться обратно".

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

Гренландский ледяной щит уже тает; в период с 2003 по 2016 год он терял около 255 гигатонн (миллиардов тонн) льда в год. Большая часть таяния на сегодняшний день приходится на южную часть ледяного щита. Температура воздуха и воды, океанические течения, осадки и другие факторы определяют, как быстро тает ледяной щит и где он теряет лед.

Сложность влияния этих факторов друг на друга, а также длительные временные рамки, которые ученые должны учитывать для таяния ледяного щита такого размера, затрудняют прогнозирование реакции ледяного щита на различные сценарии изменения климата и выбросов углерода.

Предыдущие исследования определили глобальное потепление от 1 до 3 градусов Цельсия (1,8-5,4 градуса по Фаренгейту) как порог, за которым произойдет необратимое таяние Гренландского ледяного щита.

Для более полного моделирования того, как реакция ледяного щита на климат может меняться со временем, в новом исследовании Хёнинга впервые использовалась комплексная модель всей системы Земли, включающая все ключевые процессы обратной связи климата, в паре с моделью поведения ледяного щита. Сначала они использовали моделирование с постоянными температурами, чтобы найти равновесные состояния ледяного щита, или точки, где потеря льда равна его приросту. Затем они провели набор симуляций на 20 000 лет с выбросами углерода от 0 до 4 000 гигатонн углерода.

Из этих симуляций исследователи вывели переломную точку в 1000 гигатонн углерода для таяния южной части ледяного щита и еще более опасную переломную точку в 2500 гигатонн углерода для исчезновения почти всего ледяного щита.

По мере таяния ледяного щита его поверхность будет находиться на все более низких высотах, подвергаясь воздействию более теплых температур воздуха. Более теплые температуры воздуха ускоряют таяние, заставляя его опускаться и нагреваться дальше. Глобальная температура воздуха должна оставаться повышенной в течение сотен лет или даже дольше, чтобы эта петля обратной связи начала действовать; быстрый скачок на 2 градуса Цельсия (3,6 градуса по Фаренгейту) не приведет к этому, говорит Хёнинг. Но как только лед перейдет порог, он неизбежно продолжит таять. Даже если снизить содержание углекислого газа в атмосфере до доиндустриального уровня, этого будет недостаточно, чтобы ледниковый щит смог существенно восстановиться.

"Мы не можем продолжать выбросы углекислого газа такими же темпами в течение длительного времени без риска пересечения переломных точек", - сказал Хёнинг. "Большая часть таяния ледникового щита не произойдет в ближайшее десятилетие, но пройдет не так много времени, прежде чем мы уже не сможем противостоять этому".