Никогда за более чем 1000 лет атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC), также известная как система Гольфстрим, не была такой слабой, как в последние десятилетия. Таков результат нового исследования ученых из Ирландии, Великобритании и Германии. Исследователи собрали так называемые прокси-данные, взятые в основном из природных архивов, таких как океанские отложения или ледяные керны, за многие сотни лет, чтобы восстановить историю течения AMOC. Они нашли убедительные доказательства того, что его замедление в 20-м веке является беспрецедентным за последнее тысячелетие; это, вероятно, связано с антропогенным изменением климата. Гигантская циркуляция океана влияет на погодные условия в Европе и региональные уровни моря в США; его замедление также связано с наблюдаемым холодным пятном в северной Атлантике.
Система Гольфстрим работает как гигантская конвейерная лента, перенося теплые поверхностные воды от экватора на север и отправляя холодные малосоленые глубинные воды обратно на юг. Она перемещает почти 20 миллионов кубических метров воды в во-вторых, почти в сто раз больше стока Амазонки», - объясняет Стефан Рамсторф из Потсдамского института исследований воздействия климата PIK, инициатор исследования, которое будет опубликовано в Nature Geoscience. Предыдущие исследования Рамсторфа и его коллег показали замедление океанского течения примерно на 15 процентов с середины 20-го века, связывая это с глобальным потеплением, вызванным деятельностью человека, но до сих пор отсутствует надежная картина его долгосрочного развития: Это то, что исследователи предоставляют в своем обзоре результатов изучения прокси-данных.
«Впервые мы объединили ряд предыдущих исследований и обнаружили, что они дают непротиворечивую картину эволюции AMOC за последние 1600 лет», - говорит Рамсторф.«Результаты исследования показывают, что он был относительно стабильным до конца 19 века. С окончанием малого ледникового периода примерно в 1850 году океанские течения начали уменьшаться, а с середины 20 века последовал второй, более резкий спад.. Уже в специальном отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) за 2019 год со средней степенью достоверности сделан вывод, что «атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) ослабла по сравнению с 1850-1900 годами». «Новое исследование предоставляет дополнительные независимые доказательства этого вывода и помещает его в долгосрочный палеоклиматический контекст», - добавляет Рамсторф.
От температуры до изменения скорости потока: искусство реконструкции прошлых климатических изменений
Поскольку текущие прямые измерения AMOC начались только в 2004 году, исследователи применили косвенный подход, используя так называемые прокси-данные, чтобы узнать больше о долгосрочной перспективе его снижения. Прокси-данные, как свидетели прошлого, состоят из информации, собранной из природных архивов окружающей среды, таких как годичные кольца деревьев, керны льда, океанические отложения и кораллы, а также из исторических данных, например, из корабельных журналов.
Мы использовали комбинацию трех различных типов данных, чтобы получить информацию об океанских течениях: температурные режимы в Атлантическом океане, свойства массы подземных вод и размеры зерен глубоководных отложений, датируемые периодом от 100 до ок. 1600 лет. В то время как отдельные прокси-данные несовершенны для представления эволюции AMOC, их комбинация показала надежную картину перевернутой циркуляции», - объясняет Левке Цезарь, член Ирландского отдела анализа и исследования климата в Университете Мейнут и приглашенный научный сотрудник в ПИК.
Поскольку прокси-записи в целом подвержены неопределенностям, статистик Ниам Кэхилл из Университета Мейнут в Ирландии проверил надежность результатов с учетом этих факторов. Она обнаружила, что в 9 из 11 рассмотренных наборов данных слабые места современного AMOC статистически значимы. «Предполагая, что процессы, измеренные в прокси-записях, отражают изменения в AMOC, они дают непротиворечивую картину, несмотря на разные местоположения и временные масштабы, представленные в данных. AMOC беспрецедентно ослабла за более чем 1000 лет», - говорит она.
Почему AMOC замедляется?
Замедление AMOC уже давно предсказано моделями климата как реакция на глобальное потепление, вызванное парниковыми газами. Согласно ряду исследований, это, вероятно, и является причиной наблюдаемого ослабления. Переворот Атлантики вызван тем, что ученые называют глубокой конвекцией, вызванной разницей в плотности океанской воды: теплая и соленая вода движется с юга на север, где охлаждается и, таким образом, становится более плотной. Когда он становится достаточно тяжелым, вода опускается в более глубокие слои океана и течет обратно на юг. Глобальное потепление нарушает этот механизм: увеличение количества осадков и усиленное таяние Гренландского ледяного щита добавляют пресной воды на поверхность океана. Это снижает соленость и, следовательно, плотность воды, препятствуя опусканию и, таким образом, ослабляя поток AMOC.
Его ослабление также было связано с уникальным существенным охлаждением северной Атлантики за последние сто лет. Это так называемое холодное пятно было предсказано климатическими моделями как результат ослабления АМОЦ, который переносит меньше тепла в этот регион.
Последствия замедления АМОК могут быть разнообразными для людей, живущих по обе стороны Атлантики, как объясняет Левке Цезарь: «Поверхностный поток АМОК на север приводит к отклонению водных масс вправо, в сторону от Восточное побережье США. Это связано с вращением Земли, которое отклоняет движущиеся объекты, такие как течения, вправо в северном полушарии и влево в южном полушарии. По мере замедления течения этот эффект ослабевает, и в на восточном побережье США, что привело к повышению уровня моря». В Европе дальнейшее замедление AMOC может означать более экстремальные погодные явления, такие как изменение траектории зимнего шторма, пришедшего с Атлантики, что, возможно, усилит их. Другие исследования обнаружили, что возможными последствиями являются экстремальные волны тепла или уменьшение количества летних осадков. Каковы именно дальнейшие последствия, является предметом текущих исследований; ученые также стремятся решить, какие компоненты и пути AMOC изменились, как и по каким причинам.
«Если мы продолжим стимулировать глобальное потепление, система Гольфстрима еще больше ослабнет - на 34-45 процентов к 2100 году, согласно климатическим моделям последнего поколения», - заключает Рамсторф. Это может привести нас к опасной близости к переломному моменту, в котором поток становится неустойчивым.