Сохнущее море способно само создавать экстремальный климат: ученые сделали открытие

Ученые выяснили, что сокращение водоема может именно вызвать его нагрев, запуская замкнутый цикл. Дефицит воды приводит к более высокой температуре, а следовательно еще большему испарению.

Об этом пишет ScienceAlert со ссылкой на исследования в журнале Geophysical Research Letters.

Мертвое море стремительно теряет воду, а вместе с этим нагревается. Исследователи считают, что частично эти процессы связаны между собой: уменьшение объема воды ослабляет охлаждение из-за испарения, из-за чего вода может становиться еще теплее.

Мертвое море, расположенное между Иорданией на востоке и Израилем и Западным берегом реки Иордан на западе, является чрезвычайно соленым озером.

Очевидным объяснением его нагревания могло быть повышение температуры воздуха. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, показывает, что значительную роль играют изменения внутри самого водоема.

Исследователи под руководством Эммануэля Гильерма из Немецкого исследовательского центра геонаук GFZ и Университета Бингемтона в США создали модель, связывающую потерю воды, концентрацию соли и теплообмен.

Мертвое море стало своеобразной природной лабораторией для проверки этой гипотезы. На снижение уровня воды повлияло, в частности, перенаправление человеком воды, ранее поступавшей в озеро.

В период с 1979 по 2019 год уровень Мертвого моря снизился примерно на 34 метра. За это время глубокие слои воды нагрелись на 2,8°C, а верхний слой — примерно на 1,7°C.

Модель, откалиброванная по измерениям 2012–2015 годов, воспроизвела зафиксированную тенденцию потепления в 1979–2019 годах, а также сезонные изменения температуры.

Почему потеря воды приводит к нагреву.

Исследователи отдельно смоделировали влияние температуры воздуха и падение уровня воды.

Согласно расчетам, к 2010-м годам повышение температуры воздуха объясняло около 1,3°C нагрев глубоких вод, тогда как падение уровня озера прибавило примерно 1,5°C.

Обычно испарение охлаждает воду: оно уносит тепло, подобно тому, как испарение пота охлаждает человеческое тело.

Однако растворенные соли изменяют этот процесс. Они уменьшают способность воды испаряться при определенной температуре. Когда вода улетучивается, а рассол становится более концентрированным, испаряющееся охлаждение ослабевает.

В результате оставшаяся вода может нагреваться еще сильнее. Если ее температура становится выше температуры воздуха, разность температур может поддерживать испарение даже при очень высокой концентрации соли.

«Эта часть нагрева воды, таким образом, обусловлена перенаправлением воды и добавляется к нагреванию воды из-за антропогенного потепления воздуха», — пояснил Гильерм.

Тепло также перемещается в более глубокие слои. Летом более теплая и более соленая вода оказывается над более холодной и чуть менее соленой. Поскольку тепло распространяется быстрее соли, потоки воды могут переносить тепло и соль вниз — этот процесс называют «солевыми пальцами».

Зимой дополнительным механизмом переноса тепла из атмосферы в глубокие слои становится перемешивание воды.

Что может произойти с Мертвым морем к 2100 году

Исследователи также смоделировали будущее водоема при двух сценариях потепления. При этом они предположили, что весь приток воды прекратится, промышленная добыча будет остановлена, а озеро продолжит перемешиваться один раз в год.

В таких условиях к 2100 году уровень воды может снизиться приблизительно на 85 метров, а температура воды — возрасти на 5–8°C в зависимости от выбросов парниковых газов.

В то же время, авторы отмечают, что такие расчеты имеют ограничения. Отсутствие притока воды может завышать прогнозируемое падение уровня и нагрева, в то время как неучет промышленной добычи, наоборот, может занижать потерю воды. Остается также неопределенность поступления подземных вод.

В длительных симуляциях рост концентрации соли поддерживал нагрев даже после того, как заданное исследователями потепление воздуха прекращалось.

По словам Гильерма, восстановление исторического притока пресной воды остановило бы падение уровня Мертвого моря.

«Нагревание из-за увеличения солености прекратилось бы», — объяснил ученый.

Он также отметил, что разбавленный поверхностный слой воды изолировал бы более глубокие слои от атмосферного потепления, хотя поверхность продолжала бы нагреваться.

Как это помогает понять древние моря

Исследователи проверили свою модель и на значительно большем бассейне — восточном Средиземноморье, полностью отделенном от океана. Они смоделировали ситуацию, при которой поверхность воды сначала находилась на 400 метров ниже уровня моря, а рассол был уже достаточно концентрированным для кристаллизации каменной соли.

Приблизительно за 8 тысяч лет температура воды в модели выросла примерно на 20°C, а уровень воды упал на 2,5 км.

По мере снижения уровня поверхность водоема оказывалась на более низких высотах, где воздух был теплее. На процесс влияли концентрация соли и изменения в водных слоях.

Модель показала, что даже при относительной влажности воздуха 65% могли формироваться хорошо растворимые калийсодержащие соли.

Такие минералы и необыкновенно теплые древние рассолы часто рассматривают как свидетельство жаркого или сухого климата в прошлом. Однако новое моделирование показывает, что изоляция водоема и его постепенное высыхание могли приводить к таким результатам и при менее экстремальном региональном климате.

Исследователи также обратили внимание на крошечные карманы рассола, которые остаются внутри кристаллов соли. Они могут хранить информацию о температуре воды в прошлом. Последовательные изменения температуры в различных слоях соляных отложений могут помочь установить, насколько сильно падала вода в древних морях во время их высыхания.