Неліктен Антарктидада шөлдер бар?

«Шөл» сөзі көпшілік адамдарда ыстық құм төбелерін, аяусыз күйдірген күнді және судың толық жоқтығын елестетеді. Дегенмен шөлдің ғылыми анықтамасы мүлдем басқа – бұл жылдық жауын-шашын мөлшері 250 миллиметрден аспайтын аймақ. Дәл осы анықтама күтпеген шындықты ашады – Жер бетіндегі ең үлкен шөл Сахара немесе Гоби емес, мұз бен қармен жабылған Антарктида. Мұзды шөлдің парадоксы көпті таңғалдырады – іс жүзінде қатып қалған судан тұратын жер қалай шөл бола алады? Бұл сұраққа жауап беру Жер климатологиясы кітабындағы ең қызықты беттердің бірін ашады.

Шөл шынымен не

Шөлді ыстық және құмды жер ретіндегі әдеттегі түсінік ғылыми жіктеуге қатысы жоқ мәдени стереотип болып табылады. Климатология шөлді тек ылғал балансы арқылы – жауын-шашын мен булану мөлшерінің арақатынасы арқылы анықтайды.

Осы критерий бойынша шөл деп булану жауын-шашыннан соншалықты асып түсетін кез келген аймақты айтады, нәтижесінде топырақ пен беткі қабат сұйық ылғалдан созылмалы түрде айырылады. Ыстық мұндай дисбалансты тудырудың бір ғана жолы – суық бұл міндетті мүлдем басқа механизмдер арқылы кем емес тиімді орындайды.

Шөлдерді түрлер бойынша жіктеу бірнеше түбегейлі әртүрлі климаттық жағдайларды қамтиды:

• субтропикалық шөлдер – тұрақты төмен түсетін ауа ағындары аймақтарында қалыптасатын Сахара сияқты классикалық ыстық шөлдер;
• жағалаулық шөлдер – суық мұхит ағындары жағалау ауасын суытып, жауын-шашын түзілуіне кедергі келтіретін жерлерде пайда болатын Атакама және Намиб;
• жаңбыр көлеңкесі – ылғалды ауа массаларын ұстап қалатын тау жоталарының арғы жағында, құрлық тереңіндегі шөлдер;
• полярлық шөлдер – өте төмен температуралар елеулі мөлшерде жауын-шашын түсу мүмкіндігін жоққа шығаратын суық аймақтар.

Дәл соңғы санатқа Антарктида жатады – және әсіресе оның ішкі аудандары, мұнда жауын-шашын жыл сайын миллиметрмен өлшенеді, бұл Сахараның ең құрғақ бұрыштарымен салыстырарлық.

Антарктидада неге жауын-шашын соншалықты аз

Антарктикалық құрғақтықтың негізгі себебі атмосфера физикасында жатыр – дәлірек айтқанда, температураның ауаның ылғалды ұстау қабілетін қалай анықтайтынында. Бұл байланысты түсіну бүкіл парадокстың кілті болып табылады.

Суық ауа жылы ауамен салыстырғанда су буын өте аз мөлшерде қамтиды. Минус 30 градус температурада ауа плюс 30 градусқа қарағанда ылғалды шамамен 50-100 есе аз ұстай алады. Бұл іргелі физикалық қасиет «буның қанығу қысымы» деп аталады және берілген температурадағы ылғалдылықтың абсолютті шегін анықтайды.

Антарктикалық үстірт – құрлықтың таулы орталық бөлігі – үстіндегі ауа соншалықты суық ки, ол жай ғана елеулі мөлшерде су буын қамти алмайды. Тіпті егер мұхит үстінде жеткілікті мөлшерде су буланса да, суық ауа массалары арқылы құрлық орталығына дейінгі ұзақ жол осы ылғалдың материкке жақындағанша түсіп қалуына әкеледі.

Ішкі аудандар жыл сайын сұйық баламаға шаққанда шамамен 50-166 миллиметр жауын-шашын алады – және бұл ең жақсы жағдайда. Оңтүстік полюс аймағында жылдық мөлшер шамамен 80 миллиметрді құрайды, бұл Аравия шөлінің ең құрғақ аудандарындағыдан екі есе аз.

Антарктикалық полярлық құйын – құрлық оқшаулағышы

Антарктиданың климаттық құрғақтығын бірегей атмосфералық құрылым – қоңыржай ендіктердің ылғалды ауа массаларынан құрлықты оқшаулайтын қуатты полярлық құйын күшейтеді. Бұл құйын Жер бетіндегі ең тұрақты атмосфералық құрылымдардың бірі болып табылады.

Антарктикалық полярлық құйын мұзды құрлық пен жылырақ мұхит арасындағы күрт температуралық контраст салдарынан түзіледі. Антарктида үстіндегі суық ауыр ауа жоғары қысым аймағын құрайды, оның айналасында тұрақты батыс желдері – «үрілген қырықыншы» және «ашулы елуінші» – қалыптасады. Бұл циркуляция ыстық ылғалды массаларды материк ішіне өткізбейтін кедергі ретінде әрекет етеді.

Мұндай оқшаулаудың салдары әртүрлі және бір-бірін өзара күшейтеді:

• мұхиттан келетін ылғалды ауа ішкі үстіртке жетпей тұрып, жағалаулық тау жоталары үстінде жауын-шашын жоғалтады;
• басқа аймақтарда су буы жасайтын ылғалды «жылу жастығының» жоқтығынан құрлық одан әрі суиды;
• температураның төмендеуі ауаның ылғал сыйымдылығын одан әрі азайтып, құрғақтықты ушықтырады – климатты барған сайын экстремалды ететін тұйық шеңбер;
• полярлық түн беткі қабатқа компенсациялаушы күн жылуынсыз үздіксіз жылу шығаруға мүмкіндік береді.

Осы факторлардың жиынтығы Антарктида орталығын меншікті суықтығы мен құрғақтығын үнемі күшейтетін оң кері байланысы бар климаттық жүйеге айналдырады.

Құрғақ аңғарлар – шөл ішіндегі шөл

Антарктиданың так называемые «құрғақ аңғарлары» – Росс теңізі аймағындағы аймақ, мұнда құрғақтық абсолютті шекке жетіп, дәстүрлі шөлге іс жүзінде сәйкес келетін пейзаж жасайды – ерекше назар аударуды қажет етеді.

Бұл аңғарлар – Виктория, Тейлор және Райт – Трансантарктикалық таулар жоталарының ішіне бірнеше ондаған шақырымға созылған. Дәл осы жерде ғалымдар планетадағы ең экстремалды климаттық көрсеткіштердің кейбірін тіркеді – және дәл осы жерде Антарктида өз шөлдік табиғатын ең айқын көрсетеді.

Құрғақ аңғарлардың қалыптасу механизмі бірнеше өзара байланысты факторлармен түсіндіріледі.

1. Тау жоталары ішкі аудандардан аңғарларға мұздықтардың қозғалысын бөгейді, мұздың бұл кеңістіктерді толтыруына жол бермейді. Нәтижесінде аңғар түбі мұздан бос – онда тас, қиыршық тас және сазды шөгінділер ашылады. Бұл «жылаңаш» пейзаж мүлдем жерлік емес әсер қалдырады – бәрі қармен жабылуы тиіс аймақта қар немесе мұздың ең кіші белгілерінсіз тасты беткейлер мен құрғақ түп.
2. Катабатикалық желдер – мұзды үстірттен ағып түсетін қуатты төмен түсетін ағындар – түсу кезінде таулардағы фён желдері феноменіне ұқсас физикалық принцип бойынша қызып және кебеді. Аңғарларда мұндай желдердің жылдамдығы сағатына 300 шақырымға жетеді және олар кез келген ылғалды іс жүзінде лезде буландырады. Дәл осы желдер тіпті сирек жауған жағдайдың өзінде қардың жиналуына мүмкіндік бермейді.
3. Құрғақ аңғарларда биологиялық тіршілік іс жүзінде жоқ – бұл тұрғыдан олар шынымен де басқа планеталарды еске салады. НАСА оларды Марсты зерттеуге арналған жабдықты тестілеу алаңы ретінде пайдаланады – жергілікті жағдайлар Жер бетіндегі марстық беткі қабатты ең жақсы имитациялайды. Осыған қарамастан, биологтар жартақ жарықтарында экстремалды құрғақтыққа бейімделген криптоэндолиттік бактерияларды тапты.
4. Аңғарлардағы температура қыста минус 60 градус Цельсийге дейін төмендейді, ал жазғы кезеңде шамамен минус 15-ке дейін көтеріледі – бұл тіпті антарктикалық өлшемдер бойынша да экстремалды диапазон. Мұндай температураларда беткі қабатта сұйық су іс жүзінде ешқашан болмайды, ал аңғар түбіндегі аз ғана тұзды көлдерді қалыңдығы бірнеше метр тұрақты мұз жауып тұрады. Дегенмен осы мұздың астында сұйық су сақталады – бұл бірегей феномен, оның өмір сүруі геотермалдық жылумен қамтамасыз етіледі.

Құрғақ аңғарлар соншалықты экстремалды орта болып табылады ки, мұнда бірегей астробиологиялық зерттеулер жүргізіледі – ғалымдар марстық немесе ай кратерлеріне жақын жағдайларда тіршіліктің мүмкін екенін зерттейді.

Әлемдегі ең үлкен шөл ретінде Антарктида

Егер бүкіл антарктикалық құрлықты тек оның ерекше құрғақ аудандарын емес, біртұтас жүйе ретінде қарастырсақ, картина одан да әсерлі болады. Антарктида ауданы шамамен 14 миллион шаршы шақырымды құрайды, бұл оны Жер бетіндегі ең үлкен шөл етеді – Сахарадан екі есе үлкен.

Осы ретте мұз жамылғысы мен жауын-шашын арасындағы айырмашылықты түсіну маңызды. Құрлықты жауып тұрған мұз миллиондаған жылдар бойы жиналған – ол алыс өткеннің мұрасы, қазіргі қар жаууының нәтижесі емес. Қазіргі жыл сайынғы мұз жамылғысының толығуы минималды, ал бірқатар аудандарда ол баяу азайуда.

Антарктиданы басқа ірі шөлдермен салыстыру құбылыс ауқымын айқын көрсетеді:

• Антарктида – шамамен 14,2 миллион шаршы шақырым, орталықта жауын-шашын жыл сайын 80 миллиметрден аз;
• Арктика – шамамен 13,9 миллион шаршы шақырым, өлшемі бойынша екінші суық шөл;
• Сахара – шамамен 9,2 миллион шаршы шақырым, әлемдегі ең үлкен ыстық шөл;
• Аравия шөлі – шамамен 2,3 миллион шаршы шақырым;
• Гоби шөлі – шамамен 1,3 миллион шаршы шақырым.

Осылайша, әлемдегі екі ең үлкен шөл полярлық болып табылады – бұл факт шөлдік климаттың шынайы табиғатын ыстық емес, температура анықтайтынын айқын көрсетеді.

Өз мұзды шөлдері бар Антарктида экстремалды климаттық құбылыстар туралы әдеттегі түсінікті төңкереді – сөйтсек, планетаның ең суық және ең құрғақ аймағы бір және сол орын екен. Антарктикалық климатты зерттеудің орасан зор практикалық маңызы бар – осы құрлық үстіндегі атмосфералық процестер бүкіл Оңтүстік жарты шардағы ауа райына әсер етеді және көбінесе жаһандық климат динамикасын анықтайды. Жер климаты өзгерген сайын антарктикалық шөлдер трансформациялануы мүмкін – және олардың қалыптасу механизмдерін түсіну бүкіл планетаның болашағын болжау үшін барған сайын маңызды бола түсуде.