Замерзшие реки

Что произойдет, если все реки в США моментально замерзнут посреди лета?

— Зоуи Катлер

Это очередной вопрос, ответ на который оказался даже хуже, чем я ожидал.

Начнем с того, что каждое животное в воде погибнет. Это полностью сотрет с лица Земли несколько видов рыбы (этот сайт приводит список биологических видов, которые водятся только в Миссисипи и ее притоках) и нанесет серьезный ущерб многим другим.

Затем весь этот лед начнет таять. Процесс потребляет много тепловой энергии, но в нашем сценарии лед будет растянут по стране тонкими полосами, так что растает он довольно быстро^[1].↲Странно, но твердый лед обычно плавится быстрее, чем снег — это видно по уменьшению не только массы, но и толщины тающего слоя в сантиметрах^[2].↲Или^[3]↲Ого, сноски-матрешки!↳ дюймах.↳ Это кажется неинтуитивным: раз лед плотнее снега, по идее, для плавления заданного объема ему требуется больше энергии. Но снег отражает гораздо больше света, нежели лед, не позволяя себе поглощать энергию, а воздушные карманы помогают сохранять ее.Если лед во время таяния остается в контакте с водой, то вода ускоряет плавление, так как передает тепло более эффективно, чем воздух. Это можно продемонстрировать простым бытовым экспериментом. Снег частично защищен от этого эффекта, поскольку не может проводить тепло с краев внутрь себя настолько же легко.↳ Воздух в окрестностях рек немного остынет, но речь здесь идет об относительно небольшом количестве тепла в сравнении с общим запасом энергии в окружающей среде^[4].↲Чтобы определить объем рек, я нашел книгу, в которой собраны оценки общемирового объема воды на поверхности рек (в главе 2). Там не было разбивки по континентам, так что я использовал итоговое число как подсказку, чтобы разобраться, как вода распределена между континентами, и получил цифру в 16,5% для Северной Америки. Для примерного представления: можно распределить эту воду по площади поверхности (на одной из страниц я нашел, что сток пресной воды из Канады составляет 9% от мирового). Это кажется логичным, хотя в использовании двух чисел из разных источников открывается много возможностей для ошибок. Оставшейся части континента достается 7,5%. Если разделить эти 7,5% на площадь суши между США и Центральной Америкой, то у США останется 5%, из чего получаем 77 км³ воды.

Чтобы оценить, как быстро растают отдельные реки, можно использовать данные о скорости таяния айсбергов. Небольшие ручьи растают в течение дней везде, кроме самых холодных регионов, а льду в крупных реках понадобится больше времени.

Но еще до этого начнут происходить странные вещи.

Я обратился за помощью с этим вопросом к Чарли Хону, полевому натуралисту из Вермонта, который интересуется поведением рек. Я показал ему письмо Зоуи, и он озвучил много интересных наблюдений.

Он обратил внимание, что питающая реки вода, которая берется из крошечных ручьев, дождевых капель и талого снега в бассейне реки, внезапно окажется заблокирована стеной льда.

Но всей этой воде нужно куда-то деться. И если русло реки заполнено, она найдет другие пути.

«Любую территорию, на которой прошел дождь или растаял снег, ожидает ужасающее наводнение, если воде некуда деться, — рассказал мне Чарли. — Вода стечет по узким каньонам и как только доберется до равнины, то, скорее всего, заполнит старые русла рек там, где они есть. Но на многих территориях там же окажутся города и фермы».

Все станет еще хуже, когда лед растает и начнет ломаться так, что в направлении от верховья реки к устью трещины будут расширяться. Плавающий на поверхности лед станет нагромождаться и задерживать воду, создавая огромные озера.

Чарли отмечает, что даже небольшая ледяная плотина может вызвать сильное наводнение. Когда лед закупорил реку Уинуски в штате Вермонт в 1992 году, вода вышла из берегов и затопила Монтпилиер за считанные минуты. И по его словам, это всего лишь от крошечной речки. «Уинуски в этом месте достаточно узкая, чтобы через нее можно было кинуть камень, а глубина всего с пару метров. Летом в засуху можно пересечь ее вброд, не промочив шорты. А теперь увеличьте масштаб до Миссисипи и слоя льда толщиной 3,5 метра».

В процессе нормальных изменений изгиба русла Миссисипи на протяжении 150 лет пыталась выйти из своих берегов и присоединиться к течению реки Атчафалайа. Атчафалайа круче впадает в Мексиканский залив, но если она захватит водный поток Миссисипи, то большие портовые города Новый Орлеан и Батон-Руж окажутся на мели. Инженерный корпус армии пытался предотвратить такое развитие событий.

Чарли говорит, что если Миссисипи замерзнет, «то, без сомнения, будет катастрофа на Атчафалайе». И проблемы не ограничатся одной Миссисипи. «Система дельт в Калифорнии также выйдет из берегов, вызывая коллапс большей части водной системы Калифорнии. Хотя если и акведуки с резервуарами тоже замерзнут, то уже не будет иметь значения тот факт, что воду из дельты не достать».

Если резервуары, сделанные человеком, тоже замерзнут (полагаю, в зависимости от того, можно ли их считать за «реки»), лед может повредить дамбы, расширившись в турбинах. Вне зависимости от того, замерзнут резервуары или нет^[5],↲Мы долго спорили: если озеро Мид заморозится (и расширится), прорвет ли дамбу Гувера из-за расширения. Интуитивно мне кажется, что нет, но, вообще, я не уверен. Думаю, стоит просто попробовать.↳ дамбы могут разрушиться, что вызовет катастрофические наводнения. А где нет дамб, которые могут разрушиться, их создаст лед… и когда разрушатся ледяные плотины, результат будет очень впечатляющим.

По словам Чарли, растительность вокруг рек хорошо переживет заморозку, но в масштабе экосистемы эффект будет сложным и колоссальным. «Если в реках был лосось, медведи, когда он оттает, устроят рыбный пир. Но позже, если рыболовство потерпит крах, останется куча отчаянных голодных медведей, гуляющих на свободе».

Он отметил, что лосось проводит часть своего жизненного цикла в океане, так что некоторые из них переживут заморозку рек. «Но если их пища исчезнет, рыбный промысел все так же обречен. Хотя, когда прорвет дамбы, мы, похоже, хорошо наваримся на лососе… что довольно грустно».

Хотя сельское хозяйство получит серьезный удар, люди это наверняка переживут спокойно. У нас не закончится питьевая вода: мы получаем большую часть из подземных водоносных слоев, да и на большинстве площадей будет много быстро тающего льда. В наихудшем случае просто заставят таять лед при помощи фена для получения питьевой воды, что будет стоить лишь несколько пенни на человека в день. Вероятно, мы кое-как проберемся через эти события, оборванными, но живыми, покупая еду из-за границы.

По крайней мере, большинство из нас.

Думаю, самой ужасающей частью этой летней заморозки будет вовсе не крупномасштабное долгосрочное опустошение, а незамедлительные последствия.

Когда я был маленьким, летом часто плавал в реке Джеймс в штате Вирджиния. Теперь, благодаря Зоуи, каждый раз, когда я захожу в реку…

…мне будет дурновато от неприятного холодка.