Что будет если теплое течение гольфстрим остановится
Зафиксировано рекордное замедление Гольфстрима. Чем это грозит?
Остановка теплого морского течения Гольфстрим, как показали результаты нового исследования, может привести к похолоданию в Северной Америке и Европе, а следом и на всей планете. Интересно, что тревога ученых по поводу ослабления течения Гольфстрим достигла своего апогея к 2005 году. Тогда исследователи из Университета Саутгемптона (Великобритания) обнаружили, что Североатлантическое течение ослабло на треть. Но последующие измерения, проведенные той же командой, не выявили четкой тенденции и прогнозы климатологов не предрекали катастрофы. Однако результаты нового исследования рисуют «последовательную картину» изменений в «конвейерной ленте» Атлантики, которая играет важную роль в мировой погоде. Течение Атлантического океана, как выяснили ученые, сейчас слабее, чем когда-либо за последние 1000 лет, а его дальнейшее ослабление может стать причиной усиления жары и учащения экстремальных погодных явлений на Европейском континенте. По мнению авторов научной работы, глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, в значительной степени способствовало замедлению Гольфстрима.
.
Климатологи показали, что Гольфстрим замедляется, перенося в Северную Америку и Европу все меньше теплой воды, — и продолжает ослабевать.
Что происходит с течением Гольфстрим?
«Гольфстрим работает как гигантская конвейерная лента, транспортирующая теплую поверхностную воду с экватора на север и отправляющая холодную слабосоленую глубинную воду обратно на юг. Он перемещает почти 20 миллионов кубических метров воды в секунду. Это почти в сто раз больше, чем сток Амазонки», – отмечает Стефан Рамсторф, климатолог из Потсдамского института исследований воздействия климата и автор нового исследования в интервью британской The Independent.
Чтобы воссоздать картину того, как одно из главных течений в системе Атлантической меридиональной циркуляции (AMOC) изменилось за последние 1600 лет, авторы научной работы объединили большой массив накопленных с 2004 года данных – именно тогда начались прямые измерения АМОС. Отметим, что ученые ранее высказывали опасения, что АМОС может «замедляться», и, вероятно, свою роль в происходящем играет климатический кризис. В 2018 году исследование показало, что АМОС ослабел примерно на 15 процентов с середины 20-го века.
Течение Атлантического океана неожиданно замедлилось впервые за тысячелетие
Еще больше статей о том, как изменение климата влияет на нашу планету читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
Теперь же результаты исследования, опубликованного в журнале Nature Geoscience, показывают, что Гольфстрим был относительно стабильным до конца 19-го века. Но с окончанием малого ледникового периода примерно в 1850 году система океанских течений начала приходить в упадок, а второй, более резкий спад последовал с середины 20-го века.
Чтобы восстановить историю течения Гольфстрим, авторы исследования из Ирландии, Великобритании и Германии объединили данные прошлых лет и результаты анализа проб грунта, собранных у берегов Германии, Канады, Гренландии и Исландии. В ходе работы были обнаружены доказательства того, что замедление течения Гольфстрим на протяжении 20-го века «вероятно, связано с антропогенным изменением климата» и «является беспрецедентным для прошлого тысячелетия.
«Вместо того чтобы полагаться только на один набор данных, мы впервые объединили ряд предыдущих исследований и обнаружили, что они дают последовательную картину эволюции AMOC», – сказал ведущий автор Левке Цезарь из центра климатических исследований Икара в Университете Мейнут.
Изменение климата – причина ослабления Гольфстрима?
Отметим, что замедление АМОС давно предсказывается климатическими моделями как реакция на глобальное потепление, вызванное парниковыми газами. Ключевым процессом является то, что ученые называют «глубоководным образованием», вызванным различиями в плотности океанской воды: теплая и соленая вода движется с юга на север, где она охлаждается и становится более плотной.
Теплые воды гольфстрима, когда они проходят Восточное побережье США.
Как считают авторы нового исследования, резкое снижение скорости течения вызвано воздействием человека на окружающую среду. В случае, если глобальное потепление ускорится, океанское течение может полностью остановиться. Бездействие в борьбе с изменением климата может привести к еще большему ослаблению Гольфстрима – на 34-45% к 2100 году, согласно последним поколениям климатических моделей.
Океанограф Британской антарктической службы Эндрю Мейерс отметил, что до начала антропогенного влияния на климат общая система Гольфстрима была более стабильной. Сейчас на нее оказывают значительное влияние таяние льда в Гренландии и увеличение количества осадков в Северной Америке. «Это указывает на то, что замедление, скорее всего, не естественное изменение, а результат человеческого воздействия», — добавил Мейерс, отметив, что в ближайшие сто лет остановки течения ожидать не стоит, если глобальное потепление резко не ускорится.
Кадр из фильма-катастрофы «Послезавтра» 2004 года.
Кстати, в 2004 году на экраны вышел апокалиптический фильм «Послезавтра», по сюжету которого буквально за несколько дней на Земле резко опустилась температура и территория США превратилась в заснеженную пустыню. Главный герой голливудского блокбастера, ученый-климатолог, пытается найти способ остановить глобальное потепление и отправляется на поиски сына, пропавшего в замерзшем Нью-Йорке.
Гольфстрим останавливается. Как это отразится на Сибири?
Научный журнал Nature Geoscience опубликовал статью о рекордном замедлении Гольфстрима за последнее тысячелетие. Авторы материала предполагают, что на скорость теплого течения в Атлантике влияет глобальное потепление. И если потепление ускорится, то течение может однажды остановиться совсем.
Пересказ статьи «Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium» на русском сделали несколько российских изданий. Ссылаясь на оригинал, они отметили, что из-за снижения активности Гольфстрима климат в Европе и Америке может стать холоднее.
«Гольфстрим работает как гигантская конвейерная лента, транспортирующая тёплую поверхностную воду с экватора на север и отправляющая холодную низкосолёную глубинную воду обратно на юг, — приводит издание tjournal.ru слова ученого Стефана Рамшторфа. — Он перемещает почти 20 миллионов кубических метров воды в секунду. Это почти в сто раз больше, чем сток Амазонки».
Гольфстрим, который несет теплые воды из тропиков к берегам Западной Европы — одно из главных течений в системе Атлантической меридиональной циркуляции — AMOC. Ослабление AMOC, по мнению исследователей, может вызвать усиление жары и уменьшение осадков летом, а также увеличение числа экстремальных погодных явлений зимой. Они отмечают, что замедление Гольфстрима произошло, вопреки прогнозам, неожиданно резко.
За последние 100 лет, говорится в статье, скорость Гольфстрима снизилась на 15%. Сопоставив данные прошлых лет и результаты анализа грунта у берегов Гренландии, Исландии, Канады и Германии, ученые пришли к выводу, что до конца 19 века АМОС была относительно стабильной. Первое ослабление системы произошло примерно в 1850 году — вместе с окончанием малого ледникового периода. Второе, более резкое ослабление пришлось на середину 20 века. Один из авторов исследования Стефан Рамшторф предполагает, что если глобальное потепление продолжится, то к концу 21 века скорость Гольфстрима упадет еще на 34-45%, что может вызвать полную его остановку.
Мы попросили прокомментировать возможную остановку Гольфстрима и ее последствия для Европы (которую, как учили в школе, это теплое течение обогревает, как батарея) и для Сибири — директора исследовательского центра «БиоКлимЛэнд» ТГУ Сергея Кирпотина.
— Последние пару дней в сетях бурно обсуждают новость о рекордном замедлении Гольфстрима.
— На самом деле, это история давняя. И концепция по поводу замедления Гольфстрима существует и обсуждается уже пару десятков лет. Более того, американцы на эту тему сняли великолепный фильм в Голливуде — называется «Послезавтра». Он тоже основан на научных моделях. Я хочу сказать, что к этому достаточно противоречивое отношение (в научном мире). Вот с комментарием на своей страничке в ФБ недавно выступил ведущий научный сотрудник Обуховского Института физики атмосферы в Москве Александр Чернокульский. Он достаточно скептически относится к этой вероятности. Говорит, что Гольфстрим роли не играет в потеплении Европы. А играет роль в целом Атлантика. Я не могу сказать, что я с ним на 100% согласен. Я пытаюсь это объяснить, с другой стороны.
Вот был такой великолепный ученый, Нобелевский лауреат, Илья Пригожин. Он русского происхождения, эмигрант в первом поколении. И он свои работы выполнял в Брюсселе, в Европе. Изучал поведение сложных неравновесных химических систем. И фактически рассматривал, как из хаоса может возникать порядок.
Казалось бы, к климату это не имеет никакого отношения. Но он получил за это Нобелевскую премию. Он выявил закономерности развития сложных систем. И любая сложная система — а климат, это несомненно сложная система — когда она находится в критическом состоянии и переходит в новое состояние, то на границе перехода возникает так называемая точка бифуркации, раздвоения. После чего развитие системы может пойти в двух, взаимно противоположных направлениях. Вы улавливаете, о чем я говорю?
Речь идет о том, что потепление в случае существенного замедления или даже остановки Гольфстрима может вызвать резкое похолодание.
Конечно, я считаю, что Гольфстрим все-таки подогревает Европу. И сегодня там именно за счет Гольфстрима температура на 10°, а то и на 15° С выше климатической нормы. Потому что весь теплый и влажный воздух поступает именно с Атлантики. А в Атлантике — Гольфстрим.
Его остановка происходит за счет опреснения океана, потому что огромные массы пресной воды при таянии океанического льда — и другие процессы идут — они поступают в мировой океан. И на севере он опресняется. Это требует дополнительных доказательств, но, по крайней мере, я могу сказать, что такую вероятность нельзя исключать.
Пока Гольфстрим продолжает работать. Тут, скорее, на этих недавних холодах в Европе и Техасе сказался так называемый меридиональный перенос. Потому что потепление климата вызвало крупнейшие перестройки воздушных масс. Раньше в Европе и Азии работал Атлантический перенос. Что это значит.
С Атлантики влажные теплые массы поступают сначала в Европу — поэтому она значительно теплее. Потом постепенно — в европейскую часть России. А потом постепенно доходят до Сибири.
«По дороге» эти влажные теплые массы иссушаются и охлаждаются. И климат становится все холоднее. Поэтому две наиболее холодные континентальные точки Евразии находятся в Верхоянске и Оймяконе. Когда-то они считались полюсами холода (теперь, вроде, доказано, что полюс холода — в Гренландии).
Сейчас же иногда Атлантический перенос нарушен. Вместо этого происходит меридиональный перенос.
Арктика теплеет. Но несмотря на это, все еще продолжающие оставаться холодными арктические массы поступают по меридиану на юг. И там они сталкиваются с перегретыми массами, которые формируются на юге. И вот природные катаклизмы за счет этого и возникают. Поэтому, если кто-то начинает говорить, что началось глобальное похолодание — это абсолютная ерунда. Просто идет глобальная перестройка мощнейших воздушных атмосферных потоков. И связано это, конечно, однозначно с потеплением.
Ну и такой эффект как существенное охлаждение, в том числе, за счет остановки Гольфстрима, исключать нельзя. Это требует еще дополнительных доказательств. Серьезного изучения. Но вот оригинальный материал в Nature как раз показывает, что такие представления существуют. Пока это только гипотеза. Потому что там их недостаточно для того, чтобы это стало теорией. Но в принципе эта возможность существует. И исключать ее нельзя.
— Пишут, что сейчас скорость Гольфстрима не такая, как была 1000 лет назад. А 1000 лет назад как измеряли?
— Это делается путем экстраполяции. Смотрят, какой был климат. Принцип актуализма — основной принцип геологии. То есть, все природные процессы сегодня идут так же, как они шли в прошлом. И если мы находим сходные климаты, а какие-то были измерены параметры при исходном климате, допустим, даже в наше время, то их можно в определенной степени переносить в прошлое. Это все делается, и это не так сложно. Конечно, его 1000 лет назад не могли мерить. Но ведь были определенные климатические условия, определенные температуры, и это все хорошо просчитывается.
— Если Гольфстрим останавливается, Англия замерзает — Сибирь тоже замерзает?
— Ну, в Сибири и так холодно. Там немножечко другие процессы происходят. Нет, в Сибири будет просто меньше влажных масс. Там наоборот в летнее время может наступать перегрев, и кстати, такое бывает и называется блокировками. Когда антициклон устанавливается на территории Сибири — жаркая солнечная погода летом на 2-2,5 месяца. Такая ситуация была в 2012 году. Мощнейшая блокировка. И возникла великая засуха. И значительная часть лесов в Сибирском Федеральном округе выгорела в этот год. И даже были тундровые пожары.
Но вот для нас что страшно — если эти блокировки будут повторяться чаще, а в связи с замедлением деятельности или остановкой Гольфстрима, они могут стать более частыми, и если два года подряд в Сибири будет стоять великая засуха, а тоже мы не можем этого исключать, то не дай бог загорятся торфяники Западной Сибири. Вы помните прекрасно, что было в Подмосковье, когда там тоже была блокировка, heat wave это называется — тепловая волна, когда загорелись жалкие по площади торфяники в Подмосковье. Вся Москва задыхалась, и большое количество людей не только от жары, но и от этого жуткого смога погибло. Эти смерти — они все задокументированы.
Если в Сибири загорятся торфяники, то это будет колоссальная катастрофа, и мало не покажется. Близлежащие города в болотных регионах — Томск, например, тот же Ханты-Мансийск, Сургут, смотря где и как загорится, и в каких масштабах — их, возможно, даже придется эвакуировать. Поэтому угрозы серьезные и хорошего в этом всем мало.
Причем, не важно, какой сценарий сработает. Будут ли продолжаться эти меридиональные переносы, будут усиливаться блокировки или полностью остановится Гольфстрим — все это будет приводить к серьезнейшим сбоям в перемещении воздушных масс. И к возникновению катастрофических событий на разных территориях. И в Сибири тоже. То есть, мы тут не отсидимся, мягко говоря. Нас это обязательно коснется и может коснуться очень жестко и негативно. Пока не надо этого бояться, но предполагать это необходимо и готовиться к этому нужно.
Я вот недавно выступал на международной конференции по Парижскому соглашению, Партия Зеленых проводила, я эти сценарии озвучил, насчет блокировок и возможностей пожаров торфяных в Сибири, и они обещали эту информацию донести до вышестоящих органов. Мы не должны исключать такие возможности, все это очень серьезно.
Самое главное — мы не можем их однозначно просчитать. Я же вам не зря про Пригожина рассказал. Вот почему мы не можем точно сказать — в какую сторону пойдет дальнейшее развитие этой системы?
Зафиксировано рекордное замедление Гольфстрима. Чем это грозит?
Остановка теплого морского течения Гольфстрим, как показали результаты нового исследования, может привести к похолоданию в Северной Америке и Европе, а следом и на всей планете. Интересно, что тревога ученых по поводу ослабления течения Гольфстрим достигла своего апогея к 2005 году. Тогда исследователи из Университета Саутгемптона (Великобритания) обнаружили, что Североатлантическое течение ослабло на треть. Но последующие измерения, проведенные той же командой, не выявили четкой тенденции и прогнозы климатологов не предрекали катастрофы. Однако результаты нового исследования рисуют «последовательную картину» изменений в «конвейерной ленте» Атлантики, которая играет важную роль в мировой погоде. Течение Атлантического океана, как выяснили ученые, сейчас слабее, чем когда-либо за последние 1000 лет, а его дальнейшее ослабление может стать причиной усиления жары и учащения экстремальных погодных явлений на Европейском континенте. По мнению авторов научной работы, глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, в значительной степени способствовало замедлению Гольфстрима.
Что происходит с течением Гольфстрим?
«Гольфстрим работает как гигантская конвейерная лента, транспортирующая теплую поверхностную воду с экватора на север и отправляющая холодную слабосоленую глубинную воду обратно на юг. Он перемещает почти 20 миллионов кубических метров воды в секунду. Это почти в сто раз больше, чем сток Амазонки», – отмечает Стефан Рамсторф, климатолог из Потсдамского института исследований воздействия климата и автор нового исследования в интервью британской The Independent.
Чтобы воссоздать картину того, как одно из главных течений в системе Атлантической меридиональной циркуляции (AMOC) изменилось за последние 1600 лет, авторы научной работы объединили большой массив накопленных с 2004 года данных – именно тогда начались прямые измерения АМОС. Отметим, что ученые ранее высказывали опасения, что АМОС может «замедляться», и, вероятно, свою роль в происходящем играет климатический кризис. В 2018 году исследование показало, что АМОС ослабел примерно на 15 процентов с середины 20-го века.
Теперь же результаты исследования, опубликованного в журнале Nature Geoscience, показывают, что Гольфстрим был относительно стабильным до конца 19-го века. Но с окончанием малого ледникового периода примерно в 1850 году система океанских течений начала приходить в упадок, а второй, более резкий спад последовал с середины 20-го века.
Чтобы восстановить историю течения Гольфстрим, авторы исследования из Ирландии, Великобритании и Германии объединили данные прошлых лет и результаты анализа проб грунта, собранных у берегов Германии, Канады, Гренландии и Исландии. В ходе работы были обнаружены доказательства того, что замедление течения Гольфстрим на протяжении 20-го века «вероятно, связано с антропогенным изменением климата» и «является беспрецедентным для прошлого тысячелетия.
Изменение климата – причина ослабления Гольфстрима?
Отметим, что замедление АМОС давно предсказывается климатическими моделями как реакция на глобальное потепление, вызванное парниковыми газами. Ключевым процессом является то, что ученые называют «глубоководным образованием», вызванным различиями в плотности океанской воды: теплая и соленая вода движется с юга на север, где она охлаждается и становится более плотной.
Как считают авторы нового исследования, резкое снижение скорости течения вызвано воздействием человека на окружающую среду. В случае, если глобальное потепление ускорится, океанское течение может полностью остановиться. Бездействие в борьбе с изменением климата может привести к еще большему ослаблению Гольфстрима – на 34-45% к 2100 году, согласно последним поколениям климатических моделей.
Океанограф Британской антарктической службы Эндрю Мейерс отметил, что до начала антропогенного влияния на климат общая система Гольфстрима была более стабильной. Сейчас на неё оказывают значительное влияние таяние льда в Гренландии и увеличение количества осадков в Северной Америке. «Это указывает на то, что замедление, скорее всего, не естественное изменение, а результат человеческого воздействия», — добавил Мейерс, отметив, что в ближайшие сто лет остановки течения ожидать не стоит, если глобальное потепление резко не ускорится.
Кстати, в 2004 году на экраны вышел апокалиптический фильм «Послезавтра», по сюжету которого буквально за несколько дней на Земле резко опустилась температура и территория США превратилась в заснеженную пустыню. Главный герой голливудского блокбастера, ученый-климатолог, пытается найти способ остановить глобальное потепление и отправляется на поиски сына, пропавшего в замерзшем Нью-Йорке.
Что будет с Европой, Россией и Америкой, когда Гольфстрим перестанет существовать
Течение Гольфстрим является для Европы и восточного побережья Северной Америки природной батарей, бесплатным обогревателем. Именно благодаря этому течению, обеспечивается мягкая, теплая, малоснежная зима.
Но в связи с потеплением климата, в северных широтах таят ледники (Арктика, Гренландия) и большая масса пресной холодной воды попадает в океан, разбавляя солёность и уменьшая плотность. Пресная вода из-за своей плотности держится на поверхности и тем самым не даёт течению Гольфстрим опускается. Потоки пресной воды так же смешиваются с водами течения из-за чего оно охлаждается раньше и перестает переходить в Лабрадорское. Если это и дальше будет продолжаться, то планета лишиться своего естественного обогревателя. В атмосферу станет поступать меньше тепла и влаги. В Европе и Америке станет гораздо холоднее, несмотря на общепланетное потепление, парниковый эффект и таяние ледников. Европа к таким морозам не готова. Большинство европейских домов не предусматривают отопление.
Кадр из фильма «Послезавтра», 2004
Чем это грозит для России? Согласно исследованиям ученого Валерия Чумакова, такое стечение обстоятельств приведет к тому, что вдоль северного побережья России образуется ледяная корка, которая в последствии образует ледяные плотины для сибирских рек (Енисея, Лены, Оби) и их разливы станут больше, затопляя окружающие низменности. Одна из «веток» Гольфстрима доходит до российского северного незамерзающего водяного порта города Мурманска. Если Гольфстрим замедлится и остановится вовсе, то использование этого порта станет невозможным.
Климат будет меняться, но не так стремительно, как в фильме «Послезавтра», а постепенно.
Кадр из фильма «Послезавтра»
Сельское хозяйство значительно пострадает от этого. Для возделывания множества культур нужно будет искать новые места и всячески приспосабливаться. Коснется это и людей, так как появятся климатические беженцы и переселенцы в поисках мягкого теплого климата, сытости.
Когда всё это произойдет, точно сказать никто не берется. Человек навряд ли сможет повлиять на уже случившиеся изменения и остановить таяние ледников. Течение Гольфстрим постепенно перестает существовать в привычном нам виде.
Чем грозит слабеющий Гольфстрим?
Доктор физико-математических наук Евгений Володин, Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН.
Предположения о том, что Гольфстрим — тёплое океаническое течение, поддерживающее мягкий климат Европы, — ослабевает, появились более десяти лет назад (см. «Наука и жизнь» № 3, 2011 г.). За прошедшее время собраны новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима и степень его влияния на климат Европы.
В марте нынешнего года в журнале «Nature Geoscience» вышла статья* группы исследователей из Германии, Великобритании и Ирландии, в которой приводятся новые данные о том, что Гольфстрим замедляется, и это может привести или уже приводит к понижению температуры в Северной Атлантике и Европе. Насколько такие опасения обоснованы? Основная мысль статьи сформулирована уже в заголовке: Атлантическая меридиональная циркуляция (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) в последние годы слабее, чем когда-либо ещё в течение последних 1600 лет. Такой вывод авторы делают на основе реконструкции различных параметров морской воды и морской экосистемы в североатлантическом регионе, проанализировав различные фактические данные: изотопный состав кораллов и донных отложений, результаты гранулометрического анализа, состав планктона, химический состав ледовых кернов Гренландии и кольца произрастающих в регионе деревьев. Чтобы понять, почему данное утверждение представляет большой интерес, разберёмся, что такое AMOC и как с ней связан Гольфстрим.
Гольфстрим в узком смысле — это течение шириной 70—100 км, огибающее полуостров Флорида с востока, затем уходящее дальше на восток от американского берега у мыса Хаттерас примерно на 36° с. ш. и достигающее Ньюфаундлендской банки — обширной отмели в Атлантическом океане у острова Ньюфаундленд. Дальше течение разветвляется. Часть поворачивает на юг и возвращается в тропики, а несколько ветвей в виде тёплых течений доходят до окрестностей Скандинавии, Исландии и Гренландии (рис. 1). Атлантические тёплые течения проникают и дальше на север, в Баренцево море, огибают Шпицберген и распространяются в более удалённые районы Северного Ледовитого океана. В широком смысле Гольфстримом называют всю систему тёплых течений Северной Атлантики. Расход Гольфстрима после отрыва от американского берега составляет более 100 Св (Св — свердруп, 1 Св = 10 6 м 3 /с), но расход тёплых течений, попадающих в Баренцево море и огибающих Шпицберген с запада, составляет лишь величину от одного до нескольких свердрупов. Скорость тёплых течений максимальна в верхних нескольких сотнях метров океана, а затем уменьшается с глубиной или даже меняется на скорость противоположного направления.
Атлантической меридиональной циркуляцией называют течения Атлантического океана, осреднённые вдоль долготы. AMOC принято визуализировать в виде меридиональной функции тока (см. рис. 2). Течения направлены вдоль линий функции тока так, чтобы б?льшие значения были справа, а меньшие слева, если смотреть по течению. Мы видим, что в верхних примерно 600 метрах толщи воды осреднённые вдоль долготы течения Атлантики направлены с юга на север, на севере Атлантики происходит опускание воды, и на глубинах более 1000 м осреднённый вдоль долготы поток направлен с севера на юг. Максимальный расход, равный примерно 18 Св, имеет место на 20—30° с. ш. Максимум функции тока расположен на глубине 600—1000 м. Гольфстрим — это часть направленного на север потока в верхнем слое океана, однако он частично компенсируется потоком на юг в центральной и восточной части Атлантики.
Представленная на рис. 2 функция тока — результат численного моделирования. Непосредственно измерить AMOC во всей Атлантике сейчас не представляется возможным. Причина в том, что результирующий поток на север в верхнем слое и поток на юг в нижнем слое океана складываются из весьма изменчивых в пространстве и во времени разнонаправленных потоков, поэтому измерения должны проводиться достаточно часто как в пространстве, так и во времени, а это пока технически невозможно. В настоящий момент регулярные измерения, позволяющие вычислить меридиональную функцию тока, проводятся лишь на одной широте, а именно на 26° с. ш., там, где на рис. 2 виден максимум**. Назовём интенсивностью AMOC величину максимума меридиональной функции тока. По данным климатической модели, это около 18 Св. Данные наблюдений при осреднении за весь доступный период наблюдений с 2004 по 2018 год дают близкое значение около 17 Св.
Почему же так важно измерять и вычислять интенсивность AMOC и её изменения во времени? Поток воды на север приносит в Северную Атлантику более тёплую воду с юга, а обратный поток в глубине уносит более холодную воду, отдавшую значительное количество тепла атмосфере. Здесь, собственно, тоже не всё так просто. Как показала в своей статье, опубликованной в 2015 году в журнале «Progress in Oceanography», группа океанографов из Великобритании и США, почти всё тепло переносит сам Гольфстрим***. В среднем поток тепла, переносимый Гольфстримом на север, составляет на 26° с. ш. 2,5 ПВт (1 ПВт = 10 15 Вт). Этот поток частично компенсируется обратным потоком тепла в центральной и восточной части Атлантики, который составляет в среднем около 1,8 ПВт. Ещё примерно 0,55 ПВт составляет поток тепла, переносимый экмановскими течениями верхнего слоя и мелкомасштабными течениями. Итого в сумме получается 1,25 ПВт. Это тот поток тепла, который переносит AMOC на север. Так происходит только в Атлантике, другие океаны переносят к полюсам гораздо меньше тепла, поэтому вода в Северной Атлантике заметно теплее, чем вода в Тихом океане на той же широте или вода Южного океана на тех же градусах южной широты. От воды нагревается и воздух. Учитывая преобладание западных ветров в умеренных широтах, климат Европы тоже заметно теплее, чем Азии и Северной Америки на той же широте.
Есть опасение, что значительное замедление AMOC может привести к похолоданию в Северной Атлантике, Европе, да и во всём Северном полушарии в целом. Такие события неоднократно случались в прошлом. Так, во время последнего ледникового периода 20—110 тыс. лет назад время от времени от Северо-Американского ледника откалывались большие айсберги и, тая в Северной Атлантике, распресняли её. Поверхностная вода становилась более лёгкой, её опускание затруднялось или прекращалось, это приводило к значительному ослаблению AMOC, а значит и к существенным похолоданиям во всём Северном полушарии. Последнее событие такого рода произошло примерно 11 700—12 900 лет назад и было связано с таянием Северо-Американского ледового щита, когда огромное количество пресной воды, скопившейся в озёрах, наконец прорвалось в Северную Атлантику. Это событие также привело к значительному похолоданию во всём Северном полушарии. Поэтому данные о том, что AMOC уменьшается и уже несколько десятилетий слабее, чем когда-либо в последние 1600 лет, не могут не настораживать. Насколько сильно уменьшилась AMOC по сравнению с предшествующим периодом? Какова вероятная причина такого уменьшения? Привело ли это вместо глобального потепления к похолоданию, например, в Северной Атлантике и Европе? Могут ли такие явления произойти в будущем? Попытаемся ответить на эти вопросы.
Мы видим, что и по данным наблюдений, и по данным климатических моделей современная интенсивность АМОС, то есть максимум меридиональной функции тока на рис. 2, составляет примерно 17—18 Св. Насколько же это значение меньше, чем, скажем, тысячу лет назад? Точного ответа на такой вопрос, конечно, нет, ведь тысячу лет назад AMOC никто не измерял и её интенсивность можно оценить только по косвенным данным. Например, считая известным, что Северная Атлантика теплее других океанов на той же широте из-за переноса тепла на север AMOC примерно на 10°. А изменения температуры, за которые ответственно изменение AMOC в последние десятилетия, составляют 0,5—1°. Исходя из этой пропорции, можно предположить, что интенсивность AMOC уменьшилась к настоящему моменту на 5—10%. Небольшое снижение интенсивности AMOC можно видеть даже по данным наблюдений на 26° с. ш. за 2004—2018 годы, хотя оно и замаскировано естественными колебаниями. Из-за чего же это произошло? Авторы статьи в журнале «Nature Geoscience» считают, что основная причина — глобальное потепление, вызванное деятельностью человечества. И в этом случае в ближайшие десятилетия нас ждёт дальнейшее уменьшение интенсивности AMOC.
Так ли это? Чтобы ответить на этот вопрос, надо оценить, насколько изменилась интенсивность AMOC к настоящему моменту благодаря антропогенным воздействиям. В этом нам поможет проведённый сотрудниками Института вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН численный эксперимент с климатиче-ской моделью INM-CM5-0 по воспроизведению изменений климата в 1850—2014 годах (см. рис. 3). В эксперименте учтены все известные воздействия на климатическую систему, как антропогенные (увеличение концентраций парниковых газов, изменение концентраций или эмиссий антропогенных аэрозолей), так и естественные (извержения вулканов, небольшие изменения солнечного излучения, наблюдавшиеся в этот период, и т. д.). Его результаты показывают, что интенсивность AMOC к началу XXI века по сравнению с серединой XIX века уменьшилась как раз на 5—10%.
Привело ли такое уменьшение к фактическому похолоданию в Северной Атлантике? Нет, это привело всего лишь к тому, что в Северной Атлантике теплело несколько меньше, чем в других регионах, так как результат от замедления AMOC нивелировался потеплением. Сравнение имеющихся данных наблюдений показывает, что практически везде в Северной Атлантике в 1955—2015 годах происходило потепление. Это подтверждается и в Пятом оценочном докладе международной группы экспертов по изменению климата, где сделан вывод, что как температура поверхности, так и теплосодержание верхнего 700-метрового слоя воды в последние десятилетия возрастали. А данные реконструкции температуры по-верхности за последние 2900 лет показывают, что Северная Атлантика в последние два десятилетия теплее, чем когда-либо.
Что же нас ожидает в относительно недалёком будущем, скажем, до конца XXI века? Ответ на этот вопрос, конечно, зависит от того, по какому пути пойдёт человечество. Если предположить дальнейший рост антропогенных эмиссий парниковых газов и связанное с этим развитие глобального потепления, то можно ожидать и дальнейшего уменьшения интенсивности АМОС. По данным климатической модели INM-CM5-0, к концу XXI века интенсивность AMOC может снизиться до 12—13 Св вместо 17 Св в начале столетия. Аналогичные прогнозы уменьшения интенсивности AMOC дают и другие климатические модели. Дополнительные численные эксперименты показывают, что основная причина уменьшения интенсивности AMOC в данном случае — уменьшение охлаждения атлантической воды в умеренных широтах из-за глобального потепления, а поток пресной воды вследствие таяния гренландского и морского арктического льда, а также увеличения осадков играют вторичную роль. Интенсивность Гольфстрима тоже уменьшится к концу XXI века на 20—30%. Глобальное повышение температуры составит 3—4 градуса. Что же произойдёт с температурой в Северной Атлантике и Европе? Она тоже повысится, просто это повышение будет несколько меньше, чем если бы AMOC осталась такой же интенсивной (рис. 4). В Северной Атлантике, согласно климатической модели, потеплеет на 2—3°, в Европе на 3—5°.
Почему же в прошлом изменения интенсивности AMOC приводили к существенным изменениям климата, а в ближайшем будущем такого не ожидается? Большинство прошлых эпизодов изменения интенсивности AMOC, в частности, во время ледниковых периодов, были вызваны очень большими изменениями баланса пресной воды в Северной Атлантике. Сейчас, во время межледниковья, таких больших изменений баланса пресной воды не ожидается. В прошлых межледниковьях изменения баланса пресной воды тоже были существенно меньше по величине, чем в ледниковые периоды. В современную эпоху основная ожидаемая причина изменения интенсивности AMOC — изменение баланса тепла на поверхности при глобальном потеплении, которое AMOC может лишь частично компенсировать.
В гидродинамике функцией тока для жидкости называют функцию двух переменных (координат) ψ (х, у), производные которой равны проекциям скорости потока на выбранные оси координат. Математически это выражается так:
В качестве у можно, например, взять глубину, а в качестве х — широту или долготу. Эта функция обладает важным свой-ством: линии её постоянного значения для установившегося потока совпадают с линиями тока, вдоль которых движутся частицы жидкости. Поэтому, построив такие линии для разных значений ψ, подобно тому, как на географических картах строят линии через точки с одинаковой высотой, можно получить картину движения жидкости в плоскости (х, у). Разница значений функции тока между двумя линиями тока определяет секундный расход жидкости в соответствующем месте.
Экмановские течения — течения в поверхностном слое океанской воды, изменяющие направление под действием силы Кориолиса. Названы по имени шведского океанолога Вагна Экмана.
Комментарии к статье
* L. Caesar, G. D. McCarthy, et al. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium // Nature Geoscience, volume 14, pages 118—120 (2021).
** Измерения проводятся с 2004 года, результаты измерений доступны на сайте https://rapid.ac.uk/.
*** McCarthy G. et al. Measuring the Atlantic Meridional Overturning Circulation. // Progress in Oceanography, Volume 130, January 2015, Pages 91—111.