Вчені розгадують таємницю холодних вод Антарктиди

Дослідники зі Стенфорда виявили, що підвищений рівень талих вод і опадів пояснює 60% розбіжності між прогнозованими та реальними температурами океану навколо Антарктиди, яка спостерігається вже десятиліттями. Глобальні кліматичні моделі давно передбачали, що океан, що оточує Антарктиду, має нагріватися. Однак спостереження показують, що протягом останніх 40 років ці води, навпаки, охолоджувалися.

Згідно з новими дослідженнями Стенфордського університету, ця невідповідність значною мірою спричинена двома факторами, які раніше не враховувалися в моделях: впливом талих вод з антарктичного льодовикового щита та недооцінкою регіональної кількості опадів.

«Ми виявили, що тренд охолодження Південного океану насправді є відповіддю на глобальне потепління, яке прискорює танення льодовиків і збільшує місцеві опади,» — пояснив Ерл Вілсон, доцент кафедри наук про Землю у Стенфордській школі сталого розвитку і головний автор дослідження, опублікованого 27 березня в журналі Geophysical Research Letters.

Як талі води змінюють циркуляцію океану

У міру підвищення температур танення льодовикового щита Антарктиди та збільшення кількості опадів призводять до зниження солоності верхнього шару Південного океану, роблячи його менш щільним. Це створює бар’єр, який обмежує змішування холодних поверхневих вод із теплішими глибокими водами.

«Чим прісніший цей верхній шар, тим важче змішувати його з теплішими водами знизу,» — зазначив Вілсон.

Однак цей процес недостатньо точно відображений у сучасних кліматичних моделях. Вчені давно визнавали, що це є головним джерелом невизначеності у прогнозах підйому рівня моря.

«Вплив талих вод льодовиків на циркуляцію океану майже повністю відсутній у більшості кліматичних моделей,» — додав Вілсон.

Глобальні розбіжності в кліматичних моделях

Невідповідність між спостережуваними та змодельованими температурами поверхні моря навколо Антарктиди є частиною ширшої проблеми, яка ускладнює підготовку до кліматичних змін. Глобальні кліматичні моделі зазвичай не відтворюють реальне охолодження, що спостерігалося в Південному океані та східній частині Тихого океану поблизу екватора протягом останніх 40 років. Водночас вони переоцінюють потепління в Індійському океані та західній частині Тихого океану.

Також існує розбіжність між моделями та реальними даними щодо частоти погодних явищ Ла-Нінья, які характеризуються нижчими за середні температурами у східній частині Тихого океану.

Протягом останніх восьми років у Південному океані спостерігалися події потепління, які дещо зменшили 40-річний тренд охолодження. Але якщо температури поверхні моря у світі й надалі будуть слідувати трендам останніх десятиліть, а не прогнозам кліматичних моделей, це може змінити очікування науковців щодо наслідків зміни клімату у найближчому майбутньому.

«Наші результати можуть допомогти усунути ці глобальні невідповідності,» — зазначив Вілсон.

Вплив Південного океану на глобальний клімат

Світовий океан поглинув понад чверть викидів вуглекислого газу, спричинених людською діяльністю, і понад 90% надлишкового тепла, що накопичилося в кліматичній системі через парникові гази.

«Південний океан є одним із головних регіонів, де відбувається цей процес,» — сказав Закарі Кауфман, провідний автор дослідження і постдокторант у галузі наук про Землю.

Його температури впливають на кліматичні явища Ель-Ніньйо та Ла-Нінья, які, своєю чергою, визначають кількість опадів навіть у таких віддалених регіонах, як Каліфорнія.

Неочікуване відкриття

Щоб зрозуміти фізичні механізми охолодження Південного океану та створити точніші кліматичні прогнози, Вілсон і Кауфман дослідили, як температура поверхні моря в моделях змінюється у відповідь на збільшення кількості прісної води.

«Ми припускали, що не має значення, де саме додається прісна вода,» — розповів Вілсон.

Однак дослідники були здивовані: виявилося, що температура поверхні океану набагато чутливіша до впливу прісної води, яка зосереджується уздовж узбережжя, ніж до тієї, що рівномірно розподіляється у вигляді дощу.

«Додавання прісної води поблизу антарктичного узбережжя має значно більший вплив на утворення морського льоду та сезонні зміни його площі. Це, у свою чергу, змінює температуру поверхні моря,» — пояснив Вілсон.

«Це був несподіваний результат, який ми прагнемо детальніше дослідити у майбутніх роботах.»

Оцінка впливу відсутніх даних про талі води

Раніше дослідження намагалися оцінити вплив талих вод Антарктиди на глобальну кліматичну систему шляхом додавання певної кількості прісної води у кліматичні моделі в рамках так званих «експериментів із затопленням».

«Результати таких експериментів дуже відрізняються, оскільки різні вчені використовують трохи відмінні методики та моделі, і важко сказати, чи справді це коректні порівняння,» — зазначив Вілсон.

У новому дослідженні команда науковців уникнула цієї проблеми, використовуючи набір з 17 кліматичних моделей. Вони проаналізували, наскільки змінювалися змодельовані температури поверхні океану у відповідь на фактичні прісноводні надходження у період з 1990 по 2021 рік.

«Досі тривали суперечки, чи є кількість талих вод достатньою, щоб суттєво впливати на кліматичну систему,» — сказав Кауфман.

«Ми довели, що це справді має значення.»

Результати показали, що відсутність у моделях впливу талих вод може пояснювати до 60% невідповідності між спостережуваними та прогнозованими температурами поверхні Південного океану за період з 1990 по 2021 рік.

«Ми давно знали, що танення льодовикового щита впливатиме на циркуляцію океану у майбутньому,» — підсумував Вілсон.

«Наші результати надають нові докази того, що ці процеси вже зараз змінюють динаміку океану та, ймовірно, глобальний клімат.»