Формирование глубоководья, являющегося важным и чувствительным компонентом климатической системы, происходит лишь в нескольких частях океана. Помимо самого известного региона в субполярной части Северной Атлантики, это также происходит в нескольких местах в Южном полушарии, особенно в море Уэдделла в Антарктиде. Там образуются так называемые антарктические донные воды (ААДВ). В то время как сегодня AABW циркулирует на север в другие бассейны океана, результаты нового исследования, проведенного Центром океанических исследований GEOMAR Гельмгольца в Киле в сотрудничестве с Институтом Альфреда Вегенера, Центром полярных и морских исследований им. Гельмгольца, Бремерхафен, показывают, что это было отличается в экстремальных климатических условиях в прошлом.
Океанические течения необходимы для глобального распределения тепла и, таким образом, для климата на Земле. Например, кислород переносится в глубокое море посредством образования новой глубоководной зоны вокруг Антарктиды. Антарктические донные воды (AABW) из моря Уэдделла обычно распространяются на север в Южную Атлантику и Индийский океан. Однако во время пика последних двух ледниковых периодов поступление глубинных вод из моря Уэдделла в Южную часть Атлантического океана, по-видимому, было прервано, как показало новое исследование, проведенное учеными Центра океанологических исследований имени Гельмгольца GEOMAR в Киле.
«До сих пор широко распространено мнение, что антарктические донные воды также формировались во время ледниковых периодов и экспортировались в большие части Южного океана», - объясняет доктор Маркус Гутьяр, соавтор исследования из ГЕОМАР. «Все еще возможно, что глубоководное образование действительно имело место, но, в отличие от сегодняшнего дня, оно не циркулировало в южной части Атлантического океана дальше на север», - продолжает Гутьяр. Скорее всего, это прекращение выноса ААДВ было вызвано общей более слабой циркуляцией в Южном океане в холодные периоды..
Авторы исследования, опубликованного в научном журнале Nature Communications, проанализировали различные керны отложений из этого региона. Ученые смогли определить происхождение глубинных вод Южного океана в течение последних двух основных фаз оледенения за последние 140 000 лет с помощью химического извлечения неодима и изотопов свинца, полученных из морской воды, из отложений. «В то время как изотопы неодима, растворенные в отложениях, дают информацию о происхождении придонной воды, сигнатуры изотопов свинца дают информацию о среднем составе всей водной толщи», - объясняет первый автор исследования, доктор Хуан Хуанг из GEOMAR.
Некоторые результаты исследования удивили тем, что подобные нарушения экспорта ААДВ также наблюдались во время климатического оптимума последнего межледникового (теплого периода) около 128 000 лет назад. Они могли быть вызваны сильным таянием, особенно в районе Западно-Антарктического ледяного щита, эффект, который, скорее всего, будет иметь место в более теплом климате в будущем. «В результате такого нарушения опрокидывающей циркуляции общий тепловой баланс Южного океана и его способность поглощать тепло из атмосферы могут значительно измениться в долгосрочной перспективе», - говорит доктор Гутьяр.
Свойства сформированных сегодня ААДВ уже значительно изменились за последние десятилетия. Теперь он более теплый, менее соленый и менее объемный, что, в свою очередь, указывает на более низкую скорость образования. В итоге новые результаты показывают, что необходимые условия для выноса AABW из моря Уэдделла отсутствуют как в экстремально холодную, так и в теплую фазы. Генерация этих очень четких представлений о состоянии циркуляции Южного океана во время экстремальных климатических явлений прошлого была бы невозможна без возможности использования набора уникальных отложений из Института Альфреда Вегенера (AWI) в Бремерхафене и активного сотрудничества с соавторами. -автор Др. Герхард Кун там.
На следующем этапе д-р Гутьяр хочет исследовать экспорт AABW из моря Уэдделла ближе к Антарктиде в области оттока в район моря Скотия в течение климатически нестабильных периодов последнего миллиона лет. Для этого доступны новые пробы, полученные в ходе международной экспедиции в рамках программы International Ocean Discovery Program (экспедиция IODP 382) в начале 2019 г. В среднесрочной перспективе планируется добавление проб из других районов Южного океана, чтобы исследовать пути расселения в другие океанические бассейны более подробно. Это довольно продолжительная детективная игра, с помощью которой исследователи хотят узнать больше о механизмах управления климатом Южного полушария. «В конечном счете, наша цель - иметь возможность предсказать, при каких климатических условиях какие части антарктического ледяного щита существенно растают, и какое прямое влияние это окажет на циркуляцию Южного океана», - заключил Гутьяр.