Глобальный климат представляет собой сложную машину, в которой одни части разделены, а другие связаны. Ученые пытаются обнаружить связи, чтобы предсказать, что произойдет с нашим климатом, особенно в будущем с большим количеством удерживающих тепло газов.
Драматическая закономерность в климатической истории нашей планеты связана с пароксизмами арктических температур. Во время последнего ледникового периода, десятки тысяч лет назад, Гренландия неоднократно нагревалась примерно на 10 градусов по Цельсию всего за несколько десятилетий, а затем постепенно охлаждалась. Тем временем климат Южного полушария оставался довольно стабильным, лишь с слабыми и запоздалыми отголосками температурного хаоса на севере.
Но новое исследование Вашингтонского университета показывает, что свирепые ветры, кружащиеся над Антарктидой - важный рычаг воздействия на глобальный климат - быстро изменились в ответ на скачки температуры в северном полушарии.
«Самое удивительное, что мы можем видеть эти действительно резкие изменения в Северном полушарии, которые очень быстро переходят в Южное полушарие», - сказал первый автор Брэдли Маркл, докторант Университета Вашингтона в области наук о Земле и космосе. «Во время этих событий атмосферная циркуляция по всему земному шару тесно связана».
Исследование опубликовано в январском номере журнала Nature Geoscience.
Исследователи использовали данные ледяного керна длиной 2 мили в Западной Антарктике. Толстые годовые слои этого ледяного керна обеспечивают точную датировку, которая позволяет ученым сопоставить его климатическую историю с теми, что содержатся в ледовых записях далекой Гренландии. Дикие северные колебания температуры, известные как явления Дансгаарда-Эшгера, считаются естественными колебаниями климатической системы. Они были воспроизведены в самых сложных климатических моделях, охватывающих период ледникового периода. Эти же модели также показывают изменение ветров Южного полушария.
Новое исследование является наблюдательной поддержкой этого изменения направления ветра.
Антарктический ледяной керн показывает, что ветры Южного океана менялись одновременно или, самое большее, в течение нескольких десятилетий после каждого быстрого потепления в Гренландии. С другой стороны, антарктические температуры воздуха связаны с более медленными океанами, и потребовалось около двух столетий, чтобы отреагировать.
«Мы никогда не находили ничего в наших ледяных кернах до того, как показали, что Южное полушарие так быстро реагирует на то, что произошло в Северном полушарии», - сказал соавтор Эрик Стейг, профессор UW по наукам о Земле и космосе. «Мы обнаружили, что когда в северном полушарии резко прогревается, ветры в южном полушарии движутся на север и дуют над более теплой водой. И наоборот, когда на севере быстро остывает: ветры смещаются на юг."
Уже было хорошо известно, что полосы тропических дождей и струйные течения в северном полушарии приспосабливаются к температурному балансу между полушариями. Но было мало исторических свидетельств ветров, дующих над ледяными южными морями.
Новое исследование использует химические подсказки в записи ледяных кернов за 70 тысяч лет. Поскольку порывы ветра испаряют морскую воду, доля более тяжелых и более легких атомов водорода и кислорода в паре зависит от температуры океана. Когда эта влага в конце концов выпадает в виде снега над Антарктидой, она содержит сигнатуру широты, на которой она испарилась.
Результаты показывают, что ветры сместились на север к экватору, когда Гренландия потеплела, благодаря сигналу, который передавался через атмосферу.
Когда в северном полушарии быстро прогревается, возникают сильные температурные градиенты, которые влияют на дождевые пояса в тропиках. Дождевые пояса в тропиках влияют на то, куда дуют ветры в южном полушарии. Так что это цепочка эффектов», - сказал Стейг.
Помимо того, что они важны для антарктического климата, ветры Южного океана влияют на количество осадков в Южной Америке, Австралии и южной части Африки. Эти ветры также играют роль в долгосрочных климатических обратных связях, связанных с антарктическим морским льдом и поглощением атмосферного углекислого газа океанами.
«В сообществе ученых-климатологов существует общее понимание того, что глобальное потепление связано не только с изменением температуры, но и с изменением ветра», - сказал Стейг.
Хотя есть некоторые свидетельства того, что ветры Южного океана сегодня могут меняться, причины будут отличаться от тех, что были в исследовании, предупреждают авторы. Но результаты устанавливают новый мост между двумя полушариями и подтверждают результаты компьютерных моделей, которые создают подробные симуляции глобального климата за тысячи лет.
«Это дает нам уверенность в том, что модели, которые мы используем для этих расчетов, дают правильные результаты», - сказал Стейг.