Атлантические ворота в Арктику: ученые СПбГУ исследуют причины климатических изменений в Арктическом и Субарктическом регионах

 

«Атлантические ворота в Арктику: океаническая циркуляция как фактор долгосрочной изменчивости климата Арктики и состояния полярных экосистем» — комплексное и междисциплинарное исследование системы «океан — атмосфера — морские экосистемы», первый этап которого завершился в 2021 году. Основная его цель — уточнить роль океана в изменении климата Арктики, а также влияния текущих климатических изменений на состояние экосистем этого важного для России региона. Совместная работа специалистов в области океанологии, динамики атмосферы и первичной продуктивности вод океана позволяет охватить широкий спектр фундаментальных и научно-практических проблем, связанных с быстрым потеплением в Арктике. Регион исследования охватывает Северо-Европейский бассейн (Гренландское, Норвежское и Баренцево моря) и соседние области Евразийского сектора Арктики.

Известно, что в настоящее время температура воздуха в Арктике растет примерно в два раза быстрее, чем в умеренных или тропических широтах, уменьшается площадь льдов, растет температура вод океана, меняется пресный баланс региона.

Руководитель проекта, доцент кафедры океанологии кандидат географических наук Игорь Башмачников

Росатом намерен довести количество арктических судов в своем флоте до ста

«Ускоренное изменение климата Арктики связано с особенностями функционирования механизмов внутренних связей в полярной климатической системе. Здесь обратные связи, стабилизирующие климатическую систему, ослаблены, а прямые связи, выводящие климатическую систему из положения равновесия, наоборот, работают более эффективно, чем в низких широтах. Но для того, чтобы механизм климатических изменений начал работать, необходимы достаточно интенсивные внешние воздействия, которые и запустят эти саморазвивающиеся процессы в Арктике. В текущем проекте основной акцент сделан на одном из возможных триггеров, приводящих к дальнейшему разбалансированию климатической системы этого региона, — изменчивости океанических потоков тепла в Арктику», — отметил руководитель проекта, доцент кафедры океанологии кандидат географических наук Игорь Башмачников.

Он добавил, что в рамках первого этапа проекта было показано, что взаимосвязь океанических и атмосферных потоков тепла в Арктику приводит к автоколебаниям переноса тепла в обеих средах с периодом 10–15 лет. Усиление океанического потока тепла в Арктику ведет к общему ослаблению атмосферного потока тепла в полярные регионы примерно через три года, что в дальнейшем приводит к ослаблению и океанического потока тепла (компенсация Бьеркнеса). Однако с 1980-х годов на фоне растущей глобальной температуры этот механизм разладился. В Арктике наиболее четко это проявляется в Баренцевом море.

В проекте были выявлены особенности механизма, посредством которого усиление океанического потока тепла меняет поле ветра над Баренцевым морем таким образом, что это приводит не к ослаблению, а к дальнейшему усилению как атмосферного, так и океанического притока тепла в регион. В результате в последние десятилетия температура воздуха здесь растет в два раза быстрее, чем в остальной Арктике.

Руководитель проекта, доцент кафедры океанологии кандидат географических наук Игорь Башмачников

По его словам, климатические модели, которые используются для прогноза будущего климата Арктики и различных регионов России, совершенствуются именно на базе достижений фундаментальной науки. В настоящее время результаты моделирования показывают, что из-за происходящих климатических изменений может стать более доступной разработка перспективных месторождений углеводородов и других минеральных ресурсов на арктическом шельфе. С уменьшением площади и толщины ледяного покрова возрастает стратегическое значение Северного морского пути, для чего проводится ускоренная модернизация ряда портов в Арктике.

«Однако существенный разброс в модельных оценках интенсивности таяния льда в Арктике, как и множества других климатических параметров, затрудняет прогноз. Наш проект направлен на оценку потоков океанического тепла в Арктику, как важнейшего компонента климатической системы, а само исследование является ключевым звеном мониторинга физических и гидрологических процессов Арктического региона», — подчеркнул Игорь Башмачников.

Доцент кафедры океанологии заметил, что результаты проекта являются важным шагом на пути понимания влияния одного из ключевых субполярных регионов — Северной Атлантики — на климатическую систему Арктики. Использование полученных в проекте результатов приведет к увеличению надежности прогноза будущих климатических изменений, что внесет вклад в лидерство РФ в научном освоении Арктического региона.

«Основной поток океанического тепла попадает в Арктику из Атлантики. Обобщенный перенос поверхностных атлантических вод из тропиков в субполярные и полярные широты называется верхней ветвью Атлантической меридиональной океанической циркуляции (АМОЦ). В высоких широтах тепло отдается океаном в атмосферу (которая далее переносит существенную часть этого тепла в Арктику), а охлажденные океанические воды погружаются на глубину 1000–3000 м в процессе глубокой конвекции и там формируют возвратный глубинный поток из Арктики в тропики. Являясь связующим звеном между разнонаправленными поверхностным и глубинным потоками вод океана, зоны конвекции являются одним из регуляторов интенсивности АМОЦ. В рамках второго этапа проекта были получены новые индексы конвекции, которые позволили выявить изменчивость интенсивности конвекции в основных районах ее развития (морях Гренландском, Лабрадор и Ирмингера) за последние 70 лет. С использованием этих индексов было показано, что именно конвекция в море Ирмингера является основным регулятором интенсивности АМОЦ. Ранее таким регионом считалось море Лабрадор. Сейчас исследуется механизм обратной связи АМОЦ — море Ирмингера, который может объяснить достаточно высокую стабильность потока АМОЦ в последние десятилетия», — рассказал Игорь Башмачников.

Одновременно в проекте исследуется вопрос о влиянии потоков океанического тепла на развитие экосистем полярных и субполярных морей. В рамках этой части проекта изучается спутниковая информация по динамике фитопланктона, а также обрабатываются натурные наблюдения, включая последний рейс участников проекта в Баренцево море в 2021 году.

Напомним, согласно указу президента Российской Федерации «О Стратегии научно-технологического развития РФ» от 1 декабря 2016 года, научно-технологическое развитие Российской Федерации является одним из приоритетов государственной политики, а укрепление позиций России в области исследования Арктики является ключевым фактором развития России, обеспечивающим способность страны эффективно отвечать на вызовы современности.

В рамках проекта «Атлантические ворота в Арктику: океаническая циркуляция как фактор долгосрочной изменчивости климата Арктики и состояния полярных экосистем» используется облачное хранилище Вычислительного центра СПбГУ. Также в рамках экспедиции в Баренцево море были использованы приборы РЦ «Обсерватория экологической безопасности».