Обсерватория
Часть 1.
Полюс переехал на новое место, и ледовая шапка оказалась на широте Крыма. Шапке придадим скромные размеры: тысяча километров в радиусе и пара километров по высоте.
Из опыта житейского:
Однажды для забав детских я накидал со всей округи кучу снега и утоптал её. Вышло метра два высотой и 7*7 по площади (дети там базы рыли и воевали за них)). Куча оказалась в тени до 6 вечера. Последний снег стаял в середине июня.
Хэпгуд называет и подтверждает радиоуглеродными датами приличный срок. Время таяния шапки можно посчитать (и посчитаем), но интересно, кому какие сроки покажутся приемлемыми?
Часть 2.
Были озвучены мнения:
1. 100 метров в год сможет таять, если постоянные +15-20 обеспечить. То есть 1 км за 10 лет.
2. Лет от 10 до 30.
3. 278 лет.
4. 20 лет для стаивания первых 100 метров.
5. 100-150 лет.
Также было озвучено к цифрам и без; доводы и возражения (тезисно):
А. Шапка (2000 км) ОЧЕНЬ серьёзно изменит климат в этом районе. Летом 15-20 градусов никогда не будет.
Б. Можно сравнить с горными ледниками, ознакомившись со средними летними температурами.
В. Архипелаг Кергелен, – 49°15′, высота ледника на горе 1800 м, всё никак не растает.
Г. Широта Кергеллена, 49° ю.ш., соответствует 60° с.ш.
Д. С краёв шапки будет стекать холодный воздух. С округи тёплые воздушные массы пойдут в сторону центра ледника. Образуются регулярные ветра, ускоряющие процесс таяния.
Е. Фактор засорения поверхности снежного покрова тёмными примесями. Отражающая способность один из важнейших факторов.
Ж. Одно – тонкий слой, в пару сантиметров, и другое – несколько десятков сантиметров: первые слои пыли, лёсса, сажи резко ускорят таяние льда, дальнейшее же нарастание этого слоя законсервирует ледник – толстый слой будет играть роль теплоизолятора.
З. Таяние зависит от целостности куска, поверхности.
И. Вода, образовавшаяся в результате таяния льда размоет лёд на фрагменты и ускорит процесс.
К. Таять будет медленнее, чем нарастать. Энергоемкость плавления/замерзания сильно различаются.
Л. 330 Мдж на тонну и 20 Мдж на нагрев льда с -10° до 0°. Дальше уже водопады.
М. Снизу поначалу будет таять очень медленно.
Н. Когда вода потечёт, она пойдёт не только верхом. Это бешеная картина – таяние шапки.
О. Нижняя граница ледников на Кавказе с 3-го километра: 2100 – 2300 метров над у.м.
В обсуждении вспомнилось одно очень интересное место и явление. Которое косвенно позволяет оценить масштабы таяния нашей шапки. Это Батагайская котловина.
Материалы по ней можно посмотреть по тегу “Батагайка”.
Находится за Полярным кругом, на 67,3° с.ш.
Глубина котловины 100 метров. Площадь 3,5 квадратных километра. Выросла с нуля с начала 60-х (данные на 2019 год)
Тает 4 месяца. В тени тает при температуре воздуха выше +15°- держит мерзлота, её температура ниже минус 10°.
Климат Батагая можно сравнительно оценить по климатической таблице Жиганска, расположенного южнее на 120 км. Т.е. в Батагае немного суровее.
100 метров толщиной, практически льда, вытаяло, размыло и вынесено вон за 50 лет. Отсюда примерно вывожу, что наша шапка здесь растаяла бы (2км/100м=20) за 50*20=1000 лет.
Но наша шапка находится на 45°, южнее на (67°-45°)*111=2422 км. Это во-первых.
Во-вторых, нет вечной мерзлоты. В третьих, температура льда, спрессованного снега, имела положительный градиент в сторону земной поверхности. Попросту лёд изначально теплее Батагайского. Под шапкой вечная мерзлота несколько метров, а не сотни.
Пример Батагайской котловины наглядно демонстрирует скорость таяния полярной шапки по её переезду в тёплые края.
Если не на порядок, т.е. в 10-20 раз быстрее и за 50-100 лет, то уж за 150-200 лет шапка исчезнет, слёзно пробуровив земную поверхность глубокими каньонами.
Никакой тысячи, двух тысяч лет на её таяние не потребуется.
Часть 3. Расчёты
Модель ледяной шапки представим в виде конуса радиусом 1000 км, высотой 2 км в центре и высотой 0 метров на краях.
1. Посчитаем количество джоулей 330 кДж/кг = 330 000 кДж/тонну = 3,3*10″8 Дж/куб.м → множим на 1000 кубиков = 3,3*10″11 Дж = 330 ГДж/м2 – потребно на растопление столбика льда с основанием в 1 кв.м. и высотой 1000 метров.
2. Для Сочи 4.91 ГДж/м2 – усреднённые данные по энергии солнечного излучения.
3. Разделив позицию 1 на Сочинскую: 330 ГДж/м2 / 4.91 ГДж/м2 получим 67 лет.
4. Учтем нагрев льда, скажем с -20°С до 0°С.
2100Дж/(кг·°C) = 2.100.000 Дж/м3·°C * 1000м = 2,1*10″9 Дж – нагрев на 1 градус нашего километрового столбика с основанием в 1 кв.м.. Нагрев на 20°С даст цифру в 4,2*10″10 Дж.
Добавим её к первой позиции: 330 ГДж/м2 + 42 ГДж/м2 = 372 ГДж/м2 – увеличение на 13% увеличит полученный выше срок с 67 до 75 лет. Как говорится, – ни о чём..
5. Но, с другой стороны, не учтено и тепло с прилегающих территорий, дожди, вынос нерастаявшего льда потоками с разнесением на доп.площадь.
6. Также надо учесть работу силы тяжести. Е= m*g*h
Возьмем 1 куб.м. растаявшего льда из нашего столбика на высоте в 2 км и сольем его на 1 км ниже. Также поступим с каждым последующим кубиком – сольем его ниже на 1 км. Таких кубиков будет 1000.
Е=1000кг*9,8*1000 м*1000 кубиков = 10″10 Дж, что в 2 раза больше нежели дает Сочинское солнце ( 4.91 ГДж / м2).
Т.е. процесс ускоряется в 3 раза, и таяние шапки происходит уже за 75/3 = 25 лет.
25 лет – этот срок можно увеличить в 2, 3, 4 раза, и всё равно мы получим время, сравнимое с длительностью человеческой жизни.