Possible Seismogenic-Trigger Mechanism of Activation of Glacier Destruction, Methane Emission and Climate Warming in Antarctica

L. I. Lobkovsky; Лобковский Л. И.; A. A. Baranov; Баранов А. А.; I. S. Vladimirova; Владимирова И. С.; Y. V. Gabsatarov; Габсатаров Ю. В.

doi:10.31857/S0030157423010069

Возможный сейсмогенно-триггерный механизм активизации разрушения ледников, эмиссии метана и потепления климата в Антарктиде

Авторы: Лобковский Л.И.¹^,2, Баранов А.А.³, Владимирова И.С.¹^,2, Габсатаров Ю.В.¹^,2
Учреждения:
1. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
2. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
3. Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Выпуск: Том 63, № 1 (2023)
Страницы: 149-159
Раздел: Морская геология
URL: https://journal-vniispk.ru/0030-1574/article/view/136231
DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157423010069
EDN: https://elibrary.ru/AHGFEQ
ID: 136231

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предлагается сейсмогенно-триггерный механизм резкой активизации в конце XX и начале XXI веков разрушения покровно-шельфовых ледников Западной Антарктиды, сопровождаемого выделением метана из подстилающих гидратсодержащих осадочных пород и быстрым потеплением климата. Данный механизм связан с действием деформационных волн в системе литосфера–астеносфера, возникающих в результате сильнейших землетрясений, происходящих в окружающих Антарктиду зонах субдукции – Чилийской и Кермадек-Маккуори. Возмущения литосферы передаются на большие расстояния порядка 3000 км и связанные с ними добавочные напряжения, приходящие в Антарктиду через несколько десятков лет после землетрясений, приводят к уменьшению сцепления ледников с подстилающими породами, ускоренному скольжению ледников и развитию в них разломов, которые уменьшают давление на подстилающие осадочные слои, содержащие газогидраты, что приводит к эмиссии метана и потеплению климата. Рассмотренная гипотеза приводит к выводу, что в грядущие десятилетия процессы разрушения ледников и потепления климата в Антарктиде будут нарастать из-за беспрецедентного роста числа сильнейших землетрясений в зонах субдукции юга Тихого океана в конце XX и начале XXI веков.

Ключевые слова

Западная Антарктида, разрушение ледников, эмиссия метана, потепление климата, сильнейшие землетрясения, зоны субдукции южной части Тихого океана, тектонические волны, триггерный механизм, метастабильные газогидраты

Список литературы

Баренблатт Г.И., Лобковский Л.И., Нигматулин Р.И. Математическая модель истечения газа из газонасыщенного льда и газогидратов // Докл. РАН. Науки о Земле. 2016. Т. 470. № 4. С. 721–754.
Быков В.Г. Предсказание и наблюдение деформационных волн Земли // Геодинамика и тектонофизика. 2018. Т. 9. № 3. С. 721–754.
Гарагаш И.А., Лобковский Л.И. Деформационные тектонические волны как возможный триггерный механизм активизации эмиссии метана в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2021. Т. 11. № 1. С. 42–50.
Епифанов В.П. Физическое моделирование режимов движения ледников // Снег и лед. 2016. Т. 56. № 3. С. 333–344.
Зотиков И.А. Тепловой режим ледникового покрова Антарктиды. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 168 с.
Лейченков Г.Л., Гусева Ю.Б., Гандюхин В.В., Иванов С.В. Строение земной коры и история геологического развития осадочных бассейнов индокеанской акватории Антарктики. СПб: ВНИИОкеангеология, 2015. 200 с.
Лобковский Л.И. Возможный сейсмогенно-триггерный механизм резкой активизации эмиссии метана и потепления климата в Арктике // Арктика: экология и экономика. 2020. № 3(39). С. 62–72.
Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. К теории фильтрации с двойной пористостью // Докл. РАН. Науки о Земле. 2019. Т. 484. № 3. С. 348–351.
Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. Термомеханические волны в системе упругая литосфера–вязкая астеносфера // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2021. № 6. С. 4–18.
Лобковский Л.И., Рамазанов М.М. Обобщенная модель фильтрации в трещиновато-пористой среде с низкопроницаемыми включениями и ее возможные приложения // Физика Земли. 2022. № 2. С. 144–154.
Baranov A., Morelli A., Chuvaev A. ANTASed – An Updated Sediment Model for Antarctica // Frontiers in Earth Science. 2021. V. 9. Article 722699.
Baranov A., Morelli A. The structure of sedimentary basins of Antarctica and a new three-layer sediment model // Tectonophysics. 2023. V. 846. P. 299–313.
Baranov A., Morelli A. The Moho depth map of the Antarctica region // Tectonophysics. 2013. V. 609. P. 299–313.
Baranov A., Tenzer R., Bagherbandi M. Combined Gravimetric-Seismic Crustal Model for Antarctica. Surv. Geophys. 2018. V. 39. P. 23–56.
Cesca S., Sugan M., Rudzinski L. et al. Massive earthquakes swarm driven by magmatic intrusion at the Bransfield Strait, Antarctica // Communications Earth & Environment. 2022. V. 3. Article 89.
Christie F.D.W., Benham T.J., Batchelor C.L. et al. Antarctic ice-shelf advance driven by anomalous atmospheric and sea-ice circulation // Nature Geoscience. 2022. V. 15. P. 356–362.
Climate at a Glance: Global Time Series: [Электронный ресурс] // NOAA National Centers for Environmental information. URL: https://www.ncei. noaa.gov/cag/. (Дата обращения: 08.07.2022).
Cook A.J., Vaughan D.G. Overview of areal changes of the ice shelves on the Antarctic Peninsula over the past 50 years // Cryosphere. 2010. V. 4. P. 77–98.
Danesi S., Morelli A. Structure of the upper mantle under the Antarctic Plate from surface wave tomography // Geophysical Research Letters. 2001. V. 28. P. 4395–4398.
Domack E., Ishman S., Leventer A. et al. A chemotrophic ecosystem found beneath Antarctic Ice Shelf // Eos Trans. AGU. 2005. V. 86 (29). P. 269–272.
Elsasser W.V. Convection and stress propagation in the upper mantle // The Application of Modern Physics to the Earth and Planetary Interiors / S. K. Runcorn (Ed.). N.Y.: John Wiley, 1969. P. 223–246.
Fretwell P., Pritchard H.D., Vaughan D.G. et al. Bedmap2: improved ice bed, surface and thickness datasets for Antarctica // Cryosphere. 2013. V. 7. P. 375–393.
Lay T., Kanamori H. An asperity model of large earthquake sequences, in Earthquake prediction: An international review / Simpson D.W., Richards P.G. (Eds.). AGU: Washington, D.C. 1981. P. 579–592.
Lay T. The surge of great earthquakes from 2004 to 2014 // Earth and Planetary Science Letters. 2015. V. 409. P. 133–146.
Lobkovsky L. Seismogenic-Triggering Mechanism of Gas Emission Activizations on the Arctic Shelf and Associated Phases of Abrupt Warming // Geosciences. 2020. V. 10 (11). Article 428.
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. V. 12(10). P. 372.
Lösing M., Ebbing J., Szwillus W. Geothermal heat flux in Antarctica: assessing models and observations by Bayesian inversion // Frontiers in Earth Science. 2020. V. 8. Article 105.
Marshall G.J., Orr A., van Lipzig N.P.M. et al. The impact of a changing Southern Hemisphere Annular Mode on Antarctic Peninsula summer temperatures // Journal of Climate. 2006. V. 19. P. 5388–5404.
Melosh H.J. Nonlinear stress propagation in the Earth’s upper mantle // Journal of Geophysical Research. 1976. V. 32 (81). P. 5621–5632.
Meuler A.J., Smith J.D., Varanasi K.K. et al. Relationships between water wettability and ice adhesion // Applied Materials Interfaces, American Chemical Society. 2010. V. 2 (11). P. 3100–3110.
Morelli A., Danesi S. Seismological imaging of the Antarctic continental lithosphere: a review // Global and Planetary Change. 2004. V. 42. P. 155–165.
Scambos T.A., Bohlander J.A., Shuman C.A. et al. Glacier acceleration and thinning after ice shelf collapse in the Larsen B embayment, Antarctica // Geophysical Research Letters. 2004. V. 31. Article L18402.
Smith J., Hillenbrand C.-D., Subt C. et al. History of the Larsen C Ice Shelf reconstructed from sub–ice shelf and offshore sediments // Geology. 2021. V. 49 (8). P. 978–982.
Straume E.O., Gaina C., Medvedev S. et al. GlobSed: Updated total sediment thickness in the world’s oceans // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2019. V. 20. P. 1756–1772.
Thurber A.R., Seabrook S., Welsh R.M. Riddles in the cold: Antarctic endemism and microbial succession impact methane cycling in the Southern Ocean // Proceeding of the Royal Society B, Biological Sciences. 2020. V. 287. Article 20201134.
Wadham J.L., Arndt S., Tulaczyk S. et al. Potential methane reservoirs beneath Antarctica // Nature. 2012. V. 488. P. 633–637.
Wang S., Liu H., Jezek K. et al. Controls on Larsen C Ice Shelf retreat from a 60-year satellite data record // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2022. V. 127. Article e2021JF006346.
Wille J.D., Favier V., Jourdain N.C. et al. Intense atmospheric rivers can weaken ice shelf stability at the Antarctic Peninsula // Communications Earth & Environment. 2022. V. 3. Article 90.