Ученые СПбГУ заглянули в прошлое Атлантики, чтобы узнать о будущем Арктики

Океанологи Санкт-Петербургского университета вместе со специалистами фонда полярных исследований «Нансен-центр» разработали алгоритм, который позволил узнать, что происходило с областями глубокой конвекции Атлантики почти 70 лет назад. Эти зоны, где вода с поверхности океана опускается на дно, влияют на то, насколько много тепла переносится в Арктику. Результаты работы помогут ученым понять, как изменится климат северного региона в будущем.

Движение воды в Мировом океане можно представить в виде огромного конвейера, несущего теплые поверхностные воды на север Атлантики и далее в Северный Ледовитый океан, а холодные глубинные воды — обратно на юг. Хотя причины ускорения таяния льдов Арктики в последние десятилетия остаются предметом дискуссий, одним из возможных факторов ученые называют увеличение притока тепла с океаническими течениями.

Эти поверхностные и глубинные потоки связаны друг с другом через процесс глубокой конвекции. В некоторых приполярных районах вода на поверхности океана охлаждается, становится плотнее и уходит на дно — этот процесс и называется конвекцией. Если океан отдает в атмосферу больше тепла, то процесс становится интенсивнее, ускоряя движение всего глобального конвейера. Сегодня ученым известны четыре области глубокой конвекции в северной Атлантике: в Гренландском море, в море Лабрадор, в море Ирмингера, а также между последними двумя морями.

Потоки теплых вод на север и холодных поверхностных вод на юг. Охровыми эллипсами показаны районы, где наиболее часто формируются глубинные воды глобального океанического конвейера
Потоки теплых вод на север и холодных поверхностных вод на юг. Охровыми эллипсами показаны районы, где наиболее часто формируются глубинные воды глобального океанического конвейера

«Размеры областей конвекции по меркам океана совсем небольшие — всего около 100 километров в диаметре, к тому же каждую зиму они возникают в разных местах и в разное время. Эти области достаточно трудно обнаружить по имеющимся довольно малочисленным океанографическим наблюдениям, — рассказал руководитель проекта, доцент СПбГУ кандидат географических наук Игорь Башмачников. — У нас есть более или менее надежные наблюдения интенсивности конвекции только за последние 10–15 лет, а в масштабах климатических изменений это слишком короткий срок, чтобы достоверно определить направление развития климатических процессов».

Проект «Динамика глубокой конвекции в субполярных и полярных районах океана в условиях меняющегося климата, ее связь с потоками пресной воды и тепла и влияние на Атлантическую меридиональную термохалинную циркуляцию» поддержан грантом Российского научного фонда № 17-17-01151.

Для решения этой проблемы океанологи разработали новый алгоритм, который основан на данных наблюдений с 1950 года по настоящее время. Он позволил понять, как интенсивность конвекции менялась в трех морях в течение последних 70 лет. Результаты, как отмечает Игорь Башмачников, получились довольно неожиданными. Например, конвекция в море Ирмингера, которая раньше считалась менее значимой, как раз наибольшим образом влияет на скорость движения глобального конвейера, а значит, и на «перекачку» тепла в Арктику. А вот быстрое таяние гренландских ледников, о котором сегодня говорят многие ученые по всему миру, пока существенного влияния на глубокую конвекцию не оказывает.

Мы также смогли выделить циклы развития конвекции продолжительностью около 30 лет.

Руководитель проекта, доцент СПбГУ кандидат географических наук Игорь Башмачников

«Эти циклы раньше были известны по колебаниям различных атмосферных и океанографических характеристик, но впервые были выявлены в изменениях интенсивности глубокой конвекции. Сейчас мы видим, что скорость потепления замедляется, что, возможно, является наложением подобной 30-летней периодичности на общую тенденцию», — рассказал океанолог СПбГУ.

На следующем этапе ученые займутся построением прогнозов: для этого они используют тот же алгоритм, но основанный уже на данных климатических моделей. «Причины изменчивости климата Арктики во многом остаются непонятными, — объяснил Игорь Башмачников. — Наша работа внесет вклад в понимание механизмов происходящих сегодня климатических изменений».