На близько чверті суходолу Північної півкулі досі є вічна мерзлота. Зміна клімату спричиняє танення цієї величезної морозильної камери. Один з наслідків — у відталому ґрунті запускаються процеси розкладу й виділяються парникові гази, як-от метан.
Але в талому ґрунті криються й інші небезпеки: наприклад, стійкі до антибіотиків бактерії, накопичені за десятиліття шкідливі речовини та радіоактивні відходи часів холодної війни. До того ж на скрижанілих ґрунтах, які усаджуються через відтавання, руйнується інфраструктура. В майбутньому це може вплинути на постачання газу в Європу, значна частина якого надходить з регіонів вічної мерзлоти арктичної Росії.
Попри ризики, в регіонах вічної мерзлоти несподівано багато будують, каже Ґвідо Ґроссе з Інституту Альфреда Веґенера (AWI) у Потсдамі. Водночас витрати на усунення ушкоджень, наприклад доріг, уже зараз стрімко зростають. На Алясці навіть обговорюють переселення деяких невеликих сіл, кошти для кожного з них обчислюють сотнями мільйонів доларів. «А ми лише на початку цих процесів».
Як пояснюють дослідники, які працюють під керівництвом Аннет Барч з Австрійського інституту полярних досліджень (APRI), у нещодавній публікації у фаховому журналі Environmental Research Letters, уздовж арктичних берегів і далі створюють інфраструктуру, зокрема і для нафтогазової промисловості, переважно в Росії, а також у Канаді та США. Однак до 2050 року в майже половині освоєних людиною регіонів вічної мерзлоти температура ґрунту на двометровій глибині може піднятися вище від 0 °C. Тому необхідно краще розуміти, як сильно відтавання підґрунть загрожує інфраструктурі й поселенням.
Читайте також: Внаслідок змін клімату світу загрожує глобальна водна криза – ООН
Багаторічною мерзлотою вважають замерзле не менше за два роки поспіль підґрунтя, водночас улітку поверхня ґрунту може відтавати. Більша її частина походить ще з часів останнього льодовикового періоду або утворилася відразу після нього. Значна частина є в Росії, Канаді, на Алясці, в Китаї та Гренландії, а також на європейському високогір’ї, зокрема й у Німеччині. Тут, щоправда, лише на вершинах, а наприклад, у Росії вона, як і раніше, займає майже дві третини площі.
Отрути, законсервовані в льоді
Згідно з опублікованим у січні 2021 року дослідженням, лише в арктичних районах вічної мерзлоти налічується понад 1100 поселень, у яких загалом проживає близько 5 млн осіб, з них 1 млн — на узбережжях. До 2050 року приблизно 40% населених пунктів можуть позбутися вічної мерзлоти, постраждає близько 3,3 млн осіб, пояснює команда на чолі з Жюстін Рамаж з Дослідницького інституту Nordregio в Стокгольмі, у фаховому часописі Population and Environment.
У журналі Nature Climate Change команда на чолі з Кімберлі Майнер з NASA Jet Propulsion Laboratory нещодавно представила огляд потенційних проблем. Серед іншого це те, що вічна мерзлота довго була резервуаром для отруйних речовин, які виділяє людство. Тепер він може спорожніти за порівняно короткий час і шкідливі речовини потраплять у воду та повітря. В результаті можуть змінитися екосистеми, що завдасть шкоди здоров’ю людей і тварин.
«Ризики вивільнення шкідливих речовин цілковито недооцінені», — підкреслює Ґроссе, керівник секції досліджень вічної мерзлоти в AWI. Оскільки довгий час навіть не уявляли, що вічна мерзлота може відтанути, у ХХ столітті її вважали ідеальним звалищем для економічної чи військової діяльності в Арктиці. Величезні обсяги промислових відходів, наприклад, від свердловин, там складували так само, як і радіоактивні відходи, влаштовували звалища, здійснювали випробування ядерної зброї — і не лише в Росії. «Щодо багатьох регіонів невідомо, що там узагалі лежить і куди потрапить той матеріал, коли почнеться танення».
Лише багаторічний видобуток металів, як-от миш’яку, ртуті й нікелю, призвів до неймовірного забруднення відходами на десятках мільйонів гектарів, пише команда, яку очолює Майнер. До того ж в Арктику через атмосферу потрапили й законсервувались у вічній мерзлоті зараз частково заборонені шкідливі речовини та хімікати, як-от інсектициди ДДТ (дихлордифенілтрихлоретан) і ГХГ (гексахлорциклогексан).
На думку вчених, стійкі органічні забруднювачі (СОЗ), такі як ДДТ, ГХГ, поліхлоровані біфеніли (ПХБ) і перфтороктансульфонова кислота (ПФОС), можуть викликати рак, вроджену інвалідність і довгострокові проблеми зі здоров’ям, а важкі метали, як-от свинець, ртуть і кадмій, — пошкодження органів, порушення розвитку, рак і навіть смерть. Є перші докази того, що речовини, накопичені впродовж минулого століття, дедалі частіше вивільняються з вічної мерзлоти.
Найгірший вплив відомих токсинів на людей, можливо, ще попереду, вважають дослідники. Спершу вони впливають на довкілля й населення в безпосередній близькості, але через рибальство, водні течії, атмосферу й види тварин, що мігрують, як-от перелітні птахи, речовини потрапляють і у віддалені регіони.
Це стосується не лише багатьох хімічних речовин, а й радіоактивних матеріалів: з початку ядерних випробувань у 1950-х роках ці речовини накопичувалися в Арктиці також і через нещасні випадки, випробування зброї й навмисне складування ядерних відходів, як пояснюють дослідники з групи Майнер. Лише Радянський Союз здійснив близько 130 випробувань ядерної зброї поблизу архіпелагу Нова Земля між 1955-м і 1990 роками.
Натомість США залишили величезну кількість радіоактивних відходів та іншого небезпечного сміття на атомній військовій базі Camp Century в Гренландії, яку збудували під льодом і нині покинули. Лід Гренландського крижаного щита, зокрема лід глетчерів, а не вічна мерзлота, швидко зменшується. Часу на усунення залишилося зовсім мало, через поступове проникнення талої води небезпечні речовини невдовзі можуть істотно поширитися.
Читайте також: Дослідження: Через зміни клімату понад 70% молоді з 10 країн світу вважає своє майбутнє жахливим
З вічної мерзлоти з’являються мікроорганізми з непередбачуваними наслідками. Інцидент на північному сході Сибіру демонструє небезпечність. Там у 2016 році на півострові Ямал помер дванадцятирічний хлопчик, у лікарню потрапили понад 70 осіб. Причиною стали збудники сибірської виразки, вжиті через м’ясо хворих північних оленів. Казали, що з підвищенням температури бактерія вивільнилася з ґрунту і спершу заразила тварин.
Близько десятиліття тому дослідники виявили жінку, поховану понад 75 років тому в селі в регіоні вічної мерзлоти на Алясці, з вірусними частинками в легенях. Вони так добре збереглися, що з них можна було отримати генетичний матеріал збудника іспанського грипу — хвороби, через яку 100 років тому у світі лютувала тяжка пандемія.
Бактерії в глибших шарах вічної мерзлоти зазвичай ніколи не стикалися з сучасними антибіотиками, але волею випадку вони все одно можуть мати резистентні властивості. Як повідомляє команда Майнер, бактерії, стійкі до таких засобів, як хлорамфенікол і стрептоміцин, уже виявляли в ґрунтах вічної мерзлоти. «Ми дуже мало знаємо про те, які екстремофільні мікроби, що живуть у дуже різних умовах упродовж довгого часу, можуть з’явитися знову», — пояснює дослідниця з NASA. Вони могли розвиватися разом з істотами, наприклад, гігантськими лінивцями чи мамонтами, «і ми навіть не уявляємо, якої шкоди вони можуть завдати, якщо потраплять у наші екосистеми».
Іншим фактором є зміна клімату. Самопосилюваний і незворотний обернений зв’язок лише починається: під час і після останнього льодовикового періоду у вічній мерзлоті було заморожено гігантську кількість органічних залишків тварин і рослин. Як пояснює експерт AWI Ґроссе, там у вічній мерзлоті зв’язані неймовірні 850 гігатонн (мільярдів тонн) вуглецю. Це приблизно стільки само, скільки й в атмосфері, де кількість, однак, швидко збільшується через наші викиди. Натомість у живій біомасі в усьому світі зв’язано лише близько 550 гігатонн вуглецю.
Мікроорганізми продукують парникові гази
«Отже, вуглець вічної мерзлоти неодмінно має залишатися в ґрунті, збільшенням рослинності його викид аж ніяк не нейтралізувати», — підкреслює Ґроссе. Але в ході танення вічної мерзлоти мікроорганізми починають руйнувати наявний у них органічний матеріал. Під час процесу розкладання парникові гази (вуглекислий і метан) потрапляють в атмосферу. Це ще більше пришвидшує зміну клімату, й вічна мерзлота тане стрімкіше — зачароване коло, який годі зупинити. Посилюють цей процес у результаті зміни клімату й сильні лісові пожежі, схожі на ті, які в небачених досі масштабах лютували в Росії та Канаді.
Вічна мерзлота може сягати приблизно півтора кілометра в глибину, вона складається з гірських порід, осадів або ґрунту й містить різну кількість льоду, який зв’язує весь шар, як цемент. Згори часто лежить шар ґрунту, завтовшки 30–200 см, який розморожується влітку та знову замерзає взимку.
кщо ліс горить, захисна вегетація на шарі відтавання втрачається й літня спека може проникати глибше в ґрунт, що пришвидшує відтавання, поглиблює його шар і вивільняє досі постійно заморожений вуглець. Водночас, за твердженням Ґроссе, збільшення кількості снігу взимку в результаті зміни клімату означає, що земля буде захищеною від зимового холоду й він більше не зможе проникати так глибоко, що також призводить до глибшого відтавання.
Це ще проблематичніше, бо зміна клімату зазвичай вражає регіони вічної мерзлоти значно сильніше, ніж багато інших частин Землі: потепління в арктичних регіонах відбувається більш ніж вдвічі швидше, ніж у середньосвітовому масштабі, каже Ґроссе. До кінця століття температура там здатна зрости на 8 °C. За той час в арктичних регіонах може зникнути до двох третин поверхневої вічної мерзлоти.
Ґроссе каже, що межа шару відтавання вже змістилася на кілька або й на десятки сантиметрів углиб у вічну мерзлоту. Це доволі небагато, але треба зважати на те, що таке відбувається на величезній площі в десятки мільйонів квадратних кілометрів і, за прогнозами, межа може зміститися на кілька метрів униз ще в цьому столітті. Масштаби танення морозилки, які важко уявити.
Читайте також: Експерти ООН: клімат змінюється швидше, ніж вважалося
Зважаючи на відтавання ґрунтів, деякі експерти сподіваються на придатні для сільського господарства території на півночі Канади, на Алясці й у Сибіру. Ґроссе налаштований скептично: «Вічна мерзлота просто так не перетвориться на придатні землі». Наприклад, у центральній Якутії Радянський Союз у ХХ столітті спеціально вирубав ліс у тайзі в регіонах вічної мерзлоти, щоб звільнити ці землі для сільського господарства, значну їх частину вже давно закинули. Проблема: нерівномірний розподіл льоду під землею спричиняє деформації при таненні. «Утворюються непридатні для обробки горби чи малі озера».
Ще однією проблемою може стати водопостачання. Численні райони вічної мерзлоти з кліматичного погляду є напівпустелями, там мало опадів, особливо влітку. За словами дослідника AWI, наявні зараз водно-болотні угіддя й озера існують передовсім тому, що вічна мерзлота створює бар’єр для поверхневих вод, і якщо вона на глибині відтане, вода просочиться й резервуари зникнуть. Упродовж зміни клімату нестача води влітку посилюватиметься додатково. Збільшення вилову риби в арктичних водах, шанс на нові сільськогосподарські землі — зараз удосталь спроб знайти позитивні аспекти в таненні вічної мерзлоти, каже Ґроссе. «Але, на жаль, загальна картина геть інша».