Большая часть дополнительного тепла, улавливаемого антропогенными выбросами, попадает в океаны. Но отслеживание температуры Мирового океана для наблюдения за изменениями сложнее, чем может показаться. В то время как спутники отслеживают температуру поверхности, измерение внутренней температуры океана представляет собой логистическую проблему.
Океанограф из Вашингтонского университета предложил метод дешевого мониторинга температуры в глубинах Мирового океана. Он совершенствует аналогичный метод, предложенный в 1970-х годах, который позже вызвал опасения по поводу причинения вреда морским млекопитающим. Статья была недавно опубликована в Geophysical Research Letters.
«Мы хотим отслеживать глобальное потепление океана не только завтра или в следующем году, но и на протяжении десятилетий», - сказал автор Чжунсян Чжао, океанограф из Лаборатории прикладной физики Университета Вашингтона. «Использование внутренних приливных волн дешевле и надежнее любого существующего метода».
Спутники могут измерять температуру поверхности океана. Под поверхностью только океанские суда и, в последнее время, роботизированные поплавки, которые движутся вертикально через воду, могут проводить прямые измерения температуры воды. Однако содержание этих приборов в мировом океане обходится дорого.
Акустическая томография, идея, предложенная в 1970-х годах одним из самых известных океанографов мира Уолтером Мунком, казалось, предлагала решение. Звук распространяется быстрее в более теплой воде, поэтому он предложил измерять время прохождения акустического импульса через океан. К сожалению, со временем взрывы сонара вызвали обеспокоенность общественности по поводу их вредного воздействия на морских млекопитающих, и крупный эксперимент с использованием этого метода был завершен в 2006 году.
Чжао разработал способ вместо этого отслеживать время прохождения внутренних приливных волн, которые бесшумно перемещаются посреди океана. Все знакомы с приливами, которые выплескиваются на пляжи на поверхности. Но океан состоит из слоев жидкости с разными свойствами, которые разбрызгиваются, чувствуя притяжение луны.
«Внутренние приливные волны начинаются с подводных неровностей», - сказал Чжао, - когда приливные течения проходят над океаническим хребтом или другим элементом дна. Затем эти вторичные волны распространяются с длиной волны около 160 километров (100 миль) и скоростью от 3 до 4 метров в секунду (от 7 до 9 миль в час) в зависимости от широты. Изменение климата нагревает верхние слои океана быстрее, чем нижние слои, и это увеличивает скорость внутренних приливных волн.
Метод Чжао использует спутниковые данные, чтобы увидеть крошечные изменения высоты поверхности океана, вызванные движением воды глубоко внизу.
«У нас внутри океана есть внутренняя волна высотой от 20 до 50 метров (от 60 до 160 футов)», - сказал Чжао. «Но на поверхности у нас есть изменение высоты всего около 2 сантиметров (0,8 дюйма) по сравнению с примерно 1 метром (3 фута) для поверхностных приливов».
Чжао провел около десяти лет, совершенствуя свой метод, чтобы отслеживать эти небольшие неровности и устранять интерференцию между внутренними волнами. Анализируя время в пути за последние 20 лет, он показал увеличение скорости на 1 процент за это время по двум маршрутам в Атлантическом океане. Он также сравнил свою технику с наблюдениями Арго с 2005 года, показав хорошее соответствие между двумя методами.
«Внутренняя приливная волна - это естественное явление в океане, поэтому мониторинг ее долгосрочной изменчивости обходится очень дешево», - сказал Чжао. «Этот метод предлагает экономичный способ измерения изменений температуры на всей глубине океана».
Популярные океанографические поплавки Argo измеряют только верхние 2 километра (1,2 мили) океана, что составляет менее половины средней глубины. Будущие поплавки Deep Argo нацелены на наблюдение за глубиной до 3 миль, где может скрываться некоторое количество антропогенного тепла. Но новые поплавки добавят про
Существующий годовой бюджет gram составляет 24 миллиона долларов, а пространственный охват будет зависеть от того, сколько поплавков было развернуто.
Новый метод позволяет получить изображение Земли со спутника с использованием томографии, той же техники визуализации, которая используется во многих медицинских учреждениях.
«Если вы врач, вы сканируете здоровье своего пациента - я подобен врачу, сканирующему Землю, который может видеть, повышается ли у нее температура», - сказал Чжао. «Этот метод предлагает долгосрочный, экономичный и экологически чистый метод мониторинга глобального потепления океана».