Глобальные климатические модели предсказывают, что океан вокруг Антарктиды должен нагреваться, но на самом деле за последние четыре десятилетия его воды преимущественно охлаждались. Ученые из Стэнфордского университета обнаружили, что это несоответствие между моделированием и наблюдениями связано в основном с недоучетом талой воды и осадков.
«Мы выяснили, что тенденция к охлаждению Южного океана — это на самом деле его реакция на глобальное потепление, которое ускоряет таяние ледников и увеличивает местные осадки», — сообщил геофизик Эрл Уилсон из Стэнфордской школы устойчивого развития.
По мере роста температур и таяния антарктического ледяного щита, а также увеличения осадков верхний слой Южного океана становится менее соленым — и, следовательно, менее плотным. Это создает «крышку», которая ограничивает обмен прохладных поверхностных вод с более теплыми глубинными. «Чем менее соленым становится поверхностный слой, тем сложнее теплой воде подниматься вверх», — пояснил Уилсон.
Однако это опреснение не полностью учитывается в моделировании: «Влияние талой воды ледников на океанические течения полностью отсутствует в большинстве климатических моделей».
«Наши результаты предоставляют новые доказательства того, что эти изменения, связанные с талой водой, уже влияют на динамику океана и, возможно, на глобальный климат», — предупредил ученый.
Согласование глобальных расхождений
Несоответствие между наблюдаемыми и смоделированными температурами поверхности моря вокруг Антарктиды — лишь малая толика более масштабной проблемы в прогнозировании изменений климата. Расхождения отмечаются в отношении охлаждения восточной части Тихого океана у экватора, темпов потепления Индийского и западной части Тихого океанов, а также частотой проявлений Ла-Нинья.
«Наши результаты могут помочь согласовать эти глобальные расхождения», — уверен Уилсон.
Мировые океаны поглощают более четверти углекислоты, выброшенной в результате человеческой деятельности, и свыше 90% избыточного тепла, удерживаемого в климатической системе парниковыми газами.
«Южный океан — одно из основных мест, где это происходит», — подчеркнул геофизик Закари Кауфман.
В результате Южный океан оказывает непропорционально большое влияние на глобальное повышение уровня моря, поглощение тепла океаном и секвестрацию углерода. Его поверхностные температуры влияют на погодные явления Эль-Ниньо и Ла-Нинья, от которых, в свою очередь, зависят осадки во многих регионах вплоть до Калифорнии.
Неожиданное открытие
Чтобы понять физический механизм охлаждения Южного океана и сделать более надежные прогнозы его будущего влияния на климатическую систему Земли, Уилсон и Кауфман решили определить, насколько в моделированиях снизились температуры поверхности моря вокруг Антарктиды в ответ на опреснение. «Мы наивно полагали, что не имеет значения, где именно добавлять пресную воду», — признался Уилсон.
Оказалось, поверхностные температуры гораздо чувствительнее к потокам пресной воды вдоль побережья, чем к равномерно распределенным осадкам.
«Добавление пресной воды вблизи антарктического побережья сильнее влияет на образование морского льда и его сезонное распространение, что, в свою очередь, воздействует на температуру поверхности моря. Это неожиданный результат, который мы планируем изучить подробнее в будущих работах», — заметил специалист.
Количественная оценка эффекта талой воды
Ученые провели серию симуляций на основе моделей климата и океана из недавно запущенной инициативы SOFIA (Southern Ocean Freshwater Input from Antarctica) и более старых моделей изменений плотности и циркуляции океана, внеся туда поправку на разбавление морской воды талыми стоками. Результатами они поделились в Geophysical Research Letters.
«Велись споры о том, достаточно ли талой воды за исторический период, чтобы оказать значительный эффект. Мы показали, что да», — заявил Уилсон.
Исследователи вычислили, что недоучет пресной воды объясняет до 60% расхождения между наблюдаемыми и прогнозируемыми температурами поверхности Южного океана с 1990 по 2021 год.
«Мы давно знали, что таяние ледников повлияет на океанические течения в следующем столетии и позже. Наши результаты предоставляют новые доказательства того, что эти изменения, связанные с талой водой, уже влияют на динамику океана — и, возможно, на глобальный климат», — заключил геофизик.
Выяснилось, почему у берегов Антарктиды не заметно глобальное потепление
Ученые: остановка «конвейерной ленты» Мирового океана возможна уже в ближайшие годы