Основываясь на уникальном наборе данных, собранном во время исследовательского рейса в море Ирмингера в апреле 2015 года, новая статья раскрывает тесную связь между атмосферным воздействием, глубокой конвекцией, вентиляцией океана и антропогенным связыванием углерода.
Море Ирмингера, небольшой океанический бассейн между Гренландией и Исландией, известен своими суровыми и экстремальными погодными условиями зимой. Исследовательские круизы, которые проводят измерения в субполярной части Северной Атлантики, проводятся почти исключительно летом, хотя этот район особенно интересен в конвективно-активный зимний сезон.
Измерения бортовых судов в зимнее время в море Ирмингера были проведены в апреле 2015 года учеными из Центра климатических исследований Бьеркнеса в рамках проекта SNACS, финансируемого Норвежским исследовательским советом. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications Фридерике Фрёб, аспиранткой Геофизического института Бергенского университета и Центра климатических исследований Бьеркнеса, совместно с коллегами из Бергенского университета, Исследовательского университета Бергена, Университета Торонто и Бедфордский институт океанографии, оба в Канаде.
По сравнению с гораздо более известным Лабрадорским морем, где глубокая конвекция наблюдается почти каждый год, конвекция в море Ирмингера более редка и более изменчива по протяженности и силе. Данные за 2015 год показывают рекордные зимние смешанные слои глубиной 1400 м, обычно наблюдаемые 400 м. В последний раз зимнее перемешивание было таким глубоким, вероятно, в середине 1990-х годов, однако этому есть лишь косвенные свидетельства; с того времени прямых измерений нет. В конце 2000-х, зимой 2007/08 и 2011/12, буи АРГО наблюдали конвекцию на глубине от 800 до 1000 м..
С помощью новых данных, собранных в 2015 году, также были определены концентрации кислорода и углерода во время активной конвекции.
Эти данные показывают, что концентрации кислорода и антропогенного CO2 были почти насыщенными по отношению к атмосфере в верхних слоях воды. Это привело к восполнению истощенных уровней кислорода на средней глубине, а также к секвестрации большого количества антропогенного углерода в глубине океана. По сравнению с историческими данными круизов 1997 и 2003 гг., охватывающими тот же разрез, что и рейс 2015 г., скорость антропогенного накопления углерода почти утроилась в ответ на большую изменчивость физической климатической системы.
Основной движущей силой этого экстремального конвективного явления в 2015 году был сильный поток тепла из водной толщи, являющийся следствием исключительно сильных ветров, развившихся той зимой вокруг южной оконечности Гренландии. Зима 2014-2015 годов также была самой холодной за всю историю наблюдений в Северной Атлантике, явление, известное как «холодная капля». Это холодное пятно было связано с уменьшением атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции в результате увеличения стока пресной воды из-за таяния ледникового щита Гренландии и Арктики, что увеличивает стратификацию океана. Хотя наблюдения за одним экстремальным явлением в течение зимы не могут быть использованы для отклонения гипотезы, основанной на долгосрочных тенденциях, прогнозы глобальной климатической модели определенно вызывают сомнения. Способность или ее отсутствие для разрешения мелкомасштабных атмосферных явлений, подобных тем, что происходят в море Ирмингера, может иметь большее значение для моделирования конвективных процессов в Северной Атлантике, чем предполагалось..
В целом, круизные наблюдения показывают сильную прямую связь между атмосферным воздействием, потерями тепла океаном, вентиляцией и антропогенным накоплением углерода в море Ирмингера. Кроме того, данные круиза показывают необходимость постоянного непрерывного сбора данных в отдаленных районах, в том числе в суровые сезоны, что позволяет изучать весьма изменчивые природные процессы, а также влияние антропогенного изменения климата на биогеохимию океана.