Океанические течения между Арктикой и Антарктикой не раз за последние 50 тыс. лет замедлялись и ускорялись, оказывая влияние на климат Земли. Причем изменение температуры происходило очень быстро, и многие из таких уроков прошлого могут быть полезны для научного прогнозирования ситуации на перспективу.

Карта океанских теченийК такому выводу пришла международная группа ученых с участием специалистов Бернского университета.

200 лет спустя

Как отмечает этот университет на своем сайте, эксперты выясняли, как вела себя на протяжении примерно 50 тыс. лет в ледниковый период Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC), которая посредством течения Гольфстрим обогревает Гренландию и Европу теплыми водами.

Как установили исследователи, Северная Атлантика посылает ответные сигналы Антарктике как через океаны, так и через атмосферу Земли. Причем океанический "маршрут" доставки сигнала оказывается существенно более длинным по срокам, чем атмосферный, и информация о потеплении или похолодании приходит из Северной Атлантики на Южный полюс через 200 лет после того, как произошло изменение температуры.

"Во время последнего ледникового периода AMOC была обычно очень слабой, и это создавало условия для распространения льда в регионе Северной Атлантики. Однако время от времени АМОС быстро и существенно усиливалась", - указывают исследователи. Ученые установили, что такие события приводили к резкому повышению температуры в Гренландии. В свою очередь, это быстро влияло на глобальные атмосферные условия - и тогда в ряде районов Антарктики становилось теплее, а в других холоднее. Затем, по прошествии примерно 200 лет, Антарктика испытывала на себе новое воздействие - связанное с постепенным понижением температуры океана в Северном полушарии.

Гренландское тепло

"Наше исследование впервые детально продемонстрировало, как климат работает за пределами периодов, превосходящих сроки метеорологических наблюдений", - заявил Микаэль Сигл, эксперт-химик по вопросам окружающей среды Бернского университета. В проекте он участвовал в качестве специалиста по вулканической активности Земли.

В Антарктиде было изучено 1600 слоев со следами вулканических выбросов, сохранившихся в вечных льдах. "Благодаря этим геологическим горизонтам, мы смогли сопоставить почти 50 тысяч лет истории климата Антарктики с лентой времени и сравнить ее с историей Гренландии", - пояснил Сигл. Ученые сделали вывод, что в Гренландии температура могла повышаться на 10 - 15 градусов Цельсия в течение одного десятилетия - это происходило, когда Гольфстрим максимально ускорялся.

Исследователи обнаружили аналогию между состоянием климата Земли в далекую эпоху и сейчас. Наблюдения и моделирование ситуации свидетельствуют о том, что AMOC в настоящее время ослабевает. Иными словам, то, что происходило во время ледникового периода, может повториться - речь идет о резком изменении климата под воздействием замедления океанической циркуляции воды. Эксперты опасаются, что ослабление AMOC может в итоге привести к снижению мощи муссонов, которые "имеют фундаментальное значение для жизни миллиардов людей".

"Причина нынешнего ослабления AMOC - это глобальное потепление и поступление из Гренландии воды, образовавшейся в результате таяния льда", - резюмировал Сигл.

Исследователи климата из Университета Эксетера (Англия) определили первые тревожные сигналы, свидетельствующие об изменениях в циркуляции Атлантического океана, которые могут иметь катастрофические последствия для мирового климата. Их модель, считают ученые, позволяет предсказывать наступление неприятностей более чем за два века до зримых последствий. Полные результаты данного исследования опубликованы в журнале Nature Communications, их суть пересказывает портал (e) ScienceNews. 

Карта течений в мировом океанеСвоё открытие английские учёные сделали в результате анализа сложной математической модели Атлантической меридиональной циркуляции (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC). Это большое течение переносит тепло из тропиков в Северную Атлантику, и там отдаёт его в атмосферу. «Двигателем» AMOC является разница в солёности и температуре разных слоёв океанической воды.

Анализ показал, что приток в Северную Атлантику дополнительных масс пресной воды — например, в результате таяния ледников, которое уже происходит — способен «выключить» AMOC. Последствия могут быть катастрофическими: температура воздуха в Северной Америке и Европе упадёт в среднем на 1-3°C, а в некоторых районах — даже на 8°C. Уровень воды в этих регионах поднимется местами на 80 сантиметров. Кроме того, резко усилится засуха в Сахеле — области Африки к югу от Сахары.

Интересно было бы сравнить прогноза насчет повышения температуры с данными этого исследования, обещающего, напротив, снижение температуры. Кстати, представление о неумолимом повышении температуры не всегда было общепринятым — всего 40 лет назад общим местом было ожидание глобального похолодания.

Созданная английскими учёными математическая модель — самая сложная и реалистичная на сегодняшний день. Она позволяет определить тревожные сигналы за 250 лет до предполагаемой катастрофы. Теперь нужно отследить эти сигналы в реальном мире, чтобы определить, насколько мы уже близки к ней.

«Раннее оповещение о надвигающейся катастрофе поможет нам если не предотвратить её, то, по крайней мере, заранее подготовиться», — говорит профессор Тим Лентон, соавтор исследования.

Истчоник: Научная Россия

На встрече с рыбаками Новой Англии, состоявшейся в декабре прошлого года, физические океанографы Глен Гаваркевич и Эл Плюддеман из Океанографического института Вудс-Хоула (США) узнали о необычайно высокой температуре поверхностных вод и сильном течении на внешнем континентальном шельфе к югу от Новой Англии.

На диаграммах показан температурный максимум поверхностных вод (а) 12−21 октября и (b) 1−15 декабря 2011 года. Береговая линия и бровка шельфа отмечены тонким чёрным контуром. Пунктирной линией обозначено среднее положение северного края Гольфстрима в октябре и декабре. Синяя линия на диаграмме (а) указывает путь дрифтера, 12 октября 2011 года отправленного с мыса Кейп-Фир, попавшего в Гольфстрим и добравшегося до Джорджес-Банк восемь дней спустя. Изменение скорости (синий) и курса (красный) дрифтера в зависимости от широты показано на диаграмме (c). Синяя звезда на диаграммах (a) и (b) отмечает расположение инструментов, измерявших температуру и солёность воды по программе Ocean Observatories Initiative, а пурпурные квадраты — точки наблюдений по eMOLT. (Изображение Robert Todd, Woods Hole Oceanographic Institution.)Учёные пообещали разобраться, и пришли к выводу, что, начиная с конца октября 2011 года, Гольфстрим сильно отклонился на север.

Чтобы распутать тайну, исследователи первым делом обратились к данным множества источников о Гольфстриме за осень 2011 года. Прежде всего это информация, собранная программой eMOLT — некоммерческой коллаборацией рыбной промышленности и академического мира. Рыбакам раздают соответствующее оборудование, а они измеряют температуру.

Руководитель программы Джеймс Мэннинг из Национального управления исследованию океанов и атмосферы (США) и его коллеги провели анализ данных, полученных с точек  OC01 и TA51, расположенных близ внешнего континентального шельфа и выявили два события, когда температура внезапно увеличивалась на 6,2 и 6,7 °C, превышая порою 18 °C у дна.

Это очень много для данной области и для конца осени. В декабре 2011 года в точке OC01 была зарегистрирована самая высокая придонная температура за шесть лет наблюдений.

Обычно тёплые воды Гольфстрима лишь косвенно влияют на морские течения и температуру воды близ континентального шельфа к югу от Новой Англии, когда от Гольфстрима отходят тёплые вихри (разновидность течений) и дрейфуют к внешнему континентальному шельфу. Они остаются там лишь несколько недель и успевают нагреть воду незначительно.

Г-н Гаваркевич и его коллеги собрали дополнительные данные по температуре воды и солёности с 4 декабря 2011 года по 4 января 2012-го с помощью инструментов, временно поставленных на якорь в 12 км к югу от бровки шельфа в рамках программы Ocean Observatories Initiative. Исследователи сравнили полученную информацию с историческими данными и обнаружили, что высокий уровень солёности (соответствующий солёности вод, которые несёт Гольфстрим) совпадает с периодами потепления воды.

Степень и продолжительность двух эпизодов потепления 2011 года подсказали исследователям, что причиной нагревания стали не кольцевые течения, а сам Гольфстрим.

Случайно в это же время и в том же районе студенты Кейп-Фир-Комьюнити-Колледжа в Уилмингтоне (штата Северная Каролина) отправили в свободное плавание дрифтеры, местоположение которых отслеживалось с помощью спутников примерно каждые шесть часов. Анализ этих данных показал, что дрифтеры, находившиеся на краю тёплых вихрей шли по направлению к континентальному шельфу со скоростью около одного узла (почти 2 км/ч), но порою развивали скорость в 2,5 узла (более 4,5 км/ч), пройдя за восемь дней расстояние в 930 км от косы Кейп-Фир в Северной Каролине до точки в 65 км к югу от банки Джорджес, отделяющей залив Мэн от Атлантического океана. Периоды высоких скоростей совпали с моментами, в которые были зарегистрированы высокие температуры на внешнем шельфе.

В итоге учёные делают вывод, что ядро Гольфстрима отклонилось к 39,9° северной широты и 68° западной долготы, то есть на 200 км от своего среднего положения, впервые забравшись на этой долготе так далеко на север в истории спутниковых наблюдений.

У временного сдвига могут быть долгосрочные последствия. Исследования показали, что увеличение температуры воды на два градуса выше обычного максимума стало причиной сильных изменений в популяции серебристого хека, а весной 2012 года луфарь и полосатый лаврак были замечены неподалёку от полуострова Кейп-Код намного раньше, чем в предыдущие годы. Вероятно, следует провести дополнительные исследования того, как поведение Гольфстрима в 2011 году затронуло экосистему континентального шельфа.

Неясно, что могло вызвать этот сдвиг. Он случился вскоре после ураганов Ирен и Катя, обрушившихся на восточное побережье Северной Америки. Быть может, они заставили Гольфстрим сбиться с пути у мыса Хаттерас. Другое объяснение состоит в том, что течение отклонил холодный вихрь к югу от ядра Гольфстрима.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Ветра, дующие на высоте 15-30 километров, могут воздействовать на течения на глубине полутора километров.

Американские ученые из Университета Юты в Солт-Лейк-Сити смогли доказать,что периодические изменения скорости полярных ветров в стратосфере оказывают влияние на океанические течения и, тем самым, на климат Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Ранее климатологи высказали предположение, что климат нашей планеты зависит не только от тропосферы, нижнего слоя атмосферы, но и от стратосферы, разреженной прослойки воздуха на высоте от 11 до 50 километров. Чтобы проверить эту гипотезу, авторы работы проанализировали данные метеорологических наблюдений за последние 30 лет.

Оказалось, что раз в два года стратосфера внезапно теплеет, так что при этом изменяется характер «полярной воронки», образованной кольцом сильных ветров на уровне 60-го градуса северной широты. В норме эти ветра дуют со скоростью 130 километров в час и движутся против часовой стрелки. Однако в периоды потеплений ветра становятся менее интенсивными и начинают дуть в противоположном направлении.

Исследователи смогли показать, что подобные изменения, занимающие в среднем 60 дней, влияют на режим работы атлантической меридиональной циркуляции, системы поверхностных теплых и глубинных холодных течений. Так, в 1980-е и 2000-е годы периодические ослабления «полярной воронки» снижали температуру воды в Атлантическом океане на 0,1 градуса, воздействуя на течения на глубине до 1,5 километров.

Результаты компьютерного моделирования (авторы статьи сопоставили 18 существующих климатических моделей) подтвердили выводы ученых. «Периодические изменения «полярной петли» создают возмущения на поверхности океана, которые передаются более глубоким его слоям, влияя тем самым на характер циркуляции»,-- пояснил Томас Райшлер, руководитель исследования.

Источник: infox.ru

Физики с помощью компьютерной симуляции показали, что необычное ступенчатое распределение воды в теплых океанах вызывается солевыми пальцами. Работа ученых опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание приводится на сайте Американского физического общества.

Воды в океанах обычно распределяются по слоям разной температуры и солености, и нижние слои обычно более холодные и соленые. Холодная и соленая вода имеет большую плотность, чем теплая и менее соленая, поэтому такое распределение неудивительно.

Однако, в некоторых местах океанов, особенно в южных широтах, наблюдается аномальное распределение плотности. Верхние слои воды в этих местах теплые, но из-за сильного испарения содержат больше соли и имеют большую плотность, чем нижние. Интересно, что плотность и соленость в глубину меняется не постепенно, а ступенями толщиной от 10 до 30 метров - океан в таких местах разделен на достаточно устойчивые слои, площадь которых составляет сотни квадратных километров.

Ученые разработали ресурсоемкую гидродинамическую модель (без использования периодических границ) и провели симуляцию поведения воды с разной соленостью и температурой. Оказалось, что из состояния с плавным распределением температуры и солености в слоистое состояние система переходит самопроизвольно, а главную роль в этом играют солевые пальцы.

Гипотеза солевых пальцев была предложена еще в 60-е годы прошлого века, однако показать ее справедливость в настолько подробном моделировании до сих пор не удавалось. Солевые пальцы представляют собой выпячивания верхнего слоя жидкости, которые быстро падают вниз. Высокая скорость и устойчивость их движения объясняются тем, что скорость диффузии тепла гораздо выше скорости обмена солью. Падая вниз, солевой палец быстро приобретает температуру окружающего слоя, но не теряет солености. Из-за этого он оказывается тяжелее окружающего слоя и устремляется еще ниже.

Проведенное авторами статьи моделирование показало, что образование солевых пальцев самопроизвольно приводит к расслаиванию жидкости в океанах, - там, где скорость испарения оказывается достаточно высокой.

Источник: lenta.ru