Белый лед образуется, когда выпавший на поверхность льда снег пропитывается водой и замерзает. Такое происходит, например, при чередовании оттепелей и морозных дней, когда снег сначала тает, а потом замерзает. В дождливые дни зимой снег пропитывается водой, при последующем похолодании слякоть замерзает и превращается в белый лед. Иногда на озерах снега так много, что под его давлением на поверхность льда через трещины выдавливается вода и пропитывает нижний слой снега. При последующем похолодании этот влажный снег замерзает. Таким образом, белый лед на озерах в конце зимы в большинстве случаев многослойный. Слои в нем могут быть разделены прослойками влажного снега или воды.
Ученые извлекают пробу льда
– В ходе наблюдения на озерах мы с помощью ледобура и пилы извлекаем пробу – блок льда. И если раньше это была монолитная глыба, основную часть которой составлял прозрачный лед, то сегодня достать образец целиком зачастую не удается. В теплые зимы лед на карельских озерах, теперь преимущественно белый, мы извлекаем его из лунки по кускам, потому что он представляет из себя «слоеный пирог» – несколько слоев белого льда, разделенных водой или влажным снегом, – рассказала руководитель исследования, заведующая лабораторией гидрофизики Института водных проблем Севера КарНЦ РАН Галина Здоровеннова.
На продолжительность ледостава, толщину и структуру льда влияет изменение климата. Данные наблюдений с метеостанций в южной Карелии за 1950–2022 гг. говорят об устойчивом потеплении регионального климата во все сезоны года. Зимы стали более мягкими: количество морозных дней уменьшилось, а оттепели, напротив, происходят чаще. Каждое повышение температуры воздуха выше нуля и выпадение жидких или смешанных осадков отражаются на толщине и структуре льда. Например, на озере Вендюрском в апреле 1994–2004 гг. общая толщина льда составляла 60–85 см, в 2005–2018 гг. — 50–65 см, в конце марта 2020 года – 40 см. Доля белого льда в последние годы увеличивается и зачастую превышает 50%.
Изменение структуры льда на Вендюрском озере: пробы льда весной 2006–2007 гг. и в 2022 г.
В 2020 году карельские специалисты вошли в состав международной группы ученых-лимнологов, которые организовали Глобальную сеть экологических наблюдений озер (Global Lake Ecological Observatory Network, GLEON). В рамках кампании IceBlitz с декабря 2020 г. по апрель 2021 г. участники GLEON измеряли характеристики льда на 31 озере в десяти странах Северного полушария. В состав выборки вошли и российские озера: Можайское водохранилище, семь озер Кольского полуострова, а также карельские озера Крошнозеро, Ведлозеро и Вендюрское. Результаты этой масштабной работы опубликованы в Nature Communications.
Данные из всех стран-участниц кампании показали: в течение аномально теплой зимы 2020–2021 гг. белый лед стал преобладающим типом для всех озер, его доля стабильно увеличивалась от начала к концу ледостава.
– При сохранении тенденций повышения температуры воздуха и изменения режима осадков ледовый покров озер будет все больше подвержен чередующимся циклам замерзания-оттаивания в течение зимы. С уменьшением общей толщины льда будут происходить изменения его структуры – доля белого льда, менее прочного, чем кристаллический, будет увеличиваться. В теплые зимы несущая способность льда и его прочность будут уменьшаться, – отметила ученый.
Старший научный сотрудник лаборатории гидрофизики ИВПС КарНЦ РАН Роман Здоровеннов и руководитель лаборатории географии и гидрологии ИВПС КарНЦ РАН Алексей Толстиков
Этот результат важен не только для фундаментальной науки, но и напрямую касается безопасности и жизни людей. Промысел, транспорт, спорт, отдых, культурные традиции миллионов жителей Севера по всему миру связаны с сезонным замерзанием озер. Так, еще два десятка лет назад новости о смертельных происшествиях на льду были характерны только для конца ледостава, ближе к периоду активного таяния, в то время как лед на озерах в середине зимы считался безопасным. Например, в Швеции в феврале люди обычно могли безопасно передвигаться по льду. Но в феврале 2021 года десять человек погибли, провалившись под лед на шведских озерах. Это самый высокий уровень смертности от зимних утоплений в стране в этот период.
По словам ученых, ледовая ситуация в последние годы из-за теплых зим становится все опаснее, что говорит о необходимости адаптации населения к новому положению. Традиционно безопасные условия в прошлые зимы перестают быть таковыми. В связи с тем, что не только толщина, но и структура льда заметно меняются, авторы статьи предлагают пересмотреть существующие правила безопасности поведения населения на льду.
– Особенно важно проводить разъяснительную работу с детьми, которые не всегда могут адекватно оценивать безопасность льда в силу отсутствия жизненного опыта, а также с пожилыми людьми, любителями-рыболовами и спортсменами-лыжниками. Они, напротив, нередко являются заложниками своего богатого жизненного опыта и своих представлений о безопасности «зимнего» льда, – подытожила Галина Здоровеннова.
