Используя новую теорию, Эрвин Ламберт показывает, что большее количество пресной воды в Арктике может усилить распространение Гольфстрима в полярные регионы, что противоположно тому, что обычно ожидалось в связи с будущим изменением климата.
Новое исследование ученых из Центра климатических исследований Бьеркнеса дает меньше оснований опасаться ослабления Гольфстрима из-за изменения климата. Одной из предполагаемых «переломных точек» в климатической системе является существенное замедление или даже крах Гольфстрима из-за увеличения поступления пресной воды в северные моря. В более теплом климате гидрологический цикл осадков и испарения усилится, включая увеличение количества осадков, речного стока и таяния льда на севере. Можно в самом крайнем случае представить себе, что это буквально замыкает масштабную океанскую циркуляцию между Арктикой и более низкими широтами.
В статье «Как северный приток пресной воды может стабилизировать термохалинную циркуляцию» Эрвин Ламберт, аспирант UiB, Центра Бьеркнеса и Университета Бергена, изучает влияние увеличения притока пресной воды на циркуляцию океана. Ламберт и его коллеги показывают, как увеличение притока пресной воды на севере в некоторых случаях может даже усилить распространение Гольфстрима в Арктику - точно так же, как река в типичном норвежском фьорде является движущей силой обмена фьорда с окружающим океаном..
В 1961 году американский океанограф Генри Стоммел свел океан к нескольким уравнениям. С моделью Стоммеля Северная Атлантика может быть разделена на теплую часть на юге и холодные северные моря на севере - мысленный эксперимент двух ящиков без береговых линий, островов или подводных хребтов. В Северной Атлантике вода течет на север по поверхности, затем опускается на дно в северных морях и течет обратно на юг в глубинах океана. Поверхностное течение, текущее на север, - это то, что мы называем Гольфстримом. Описание Стоммелем того, как вода циркулирует между теплыми и холодными регионами, было полностью теоретическим, и именно финский океанограф Клас Рут применил его к Атлантике в 1982 году.
Модель Стоммеля проста. Он не отражает всех факторов реального мира, но все же позволил ответить на большой вопрос. Можно пренебречь ветром, и в Северной Атлантике будет циркуляция. Пока вода тонет на севере, Гольфстрим будет продолжать течь на север.
«Прелесть такой модели в том, что мы можем полностью понять поведение ее обращения», - говорит Эрвин Ламберт.
Ламберт является кандидатом наук в Геофизическом институте Бергенского университета и Центре Бьеркнеса и работает с блочной моделью, основанной на модели Стоммеля. Он отмечает, что как теоретические модели, подобные его, так и большие и более подробные модели циркуляции, используемые для прогнозирования погоды и прогнозов климата, лишь в ограниченной степени представляют реальный мир.
"Преимущество теоретической модели заключается в том, что мы знаем и фактически выбираем, какими будут эти ограничения."
Простые модели облегчают определение эффекта изменений. Как и Стоммель, Ламберт может позволить воде на севере быть менее соленой и рассчитать, как океанское течение будет реагировать на большее количество пресной воды в северных морях. Более свежий север - это именно то, что ожидается в связи с глобальным потеплением.
В более теплом мире в северных регионах будет больше дождя и снега, талая вода с ледников и морского льда будет стекать в океан, а вместе это сделает воду в северных морях менее соленой. Соленая атлантическая вода, притекающая с юга, смешается с более пресной, чем раньше, и смесь станет менее плотной. В результате вода, поступающая в северные моря, не будет опускаться так эффективно, как это было в прошлом. Согласно модели Стоммеля, это уменьшит циркуляцию в Атлантическом океане. На этом основаны теории о том, что глобальное потепление может ослабить Гольфстрим.
Две трети воды, впадающей в северные моря, текут обратно на юг в океанские глубины. Оставшаяся треть продолжает путь на север и входит в Северный Ледовитый океан. Эта вода не входит в модель Стоммеля, а при расчете влияния изменения климата должна быть. Старая модель состоит из одной коробки для южной части Северной Атлантики и одной для северных морей.
При добавлении третьего блока, Северного Ледовитого океана, циркуляция в Атлантическом океане стабилизируется. Когда вы учитываете влияние большего количества пресной воды в Северном Ледовитом океане, течение будет меньше уменьшаться, чем в модели Стоммела только с двумя ячейками. Это заставляет Эрвина Ламберта думать, что увеличение количества осадков на севере может быть менее важным для циркуляции в Атлантике, чем считалось ранее.
Он признает, что вопрос о том, насколько хорошо такие простые блочные модели отражают реальность, остается открытым. Например, ветер, который не учитывается в модели Стоммела, является жизненно важным двигателем Гольфстрима вблизи поверхности. Но Ламберт утверждает, что простые модели все же позволяют изучать основные процессы в океане.
"Удивительно, сколько знаний можно получить, используя модель, состоящую всего из пяти уравнений."