Увеличение количества пресной воды в результате таяния антарктических ледяных щитов, а также усиление ветра уменьшили количество кислорода в Южном океане и сделали его более кислым и теплым, согласно новому исследованию, проведенному геологами Университета Аризоны.
Исследователи обнаружили, что воды Южного океана изменились, сравнив бортовые измерения, проведенные с 1990 по 2004 год, с измерениями, проведенными флотилией оборудованных микродатчиками роботов-поплавков с 2012 по 2019 год. Наблюдаемая потеря кислорода и потепление вокруг антарктического побережья намного больше, чем предсказывает климатическая модель, что может иметь значение для прогнозов таяния льда.
Открытие побудило исследовательскую группу улучшить текущие компьютерные модели изменения климата, чтобы лучше отражать изменения окружающей среды вокруг Антарктиды.
«Впервые мы смогли воспроизвести новые изменения в Южном океане с помощью модели системы Земля», - сказал соавтор Джоэллен Рассел, профессор геолого-геофизических наук.
Это первое исследование, в котором увеличенный запас пресной воды в Южном океане плюс дополнительный ветер включены в модель изменения климата, сказала она. Команда использовала модель ESM2M Национального управления океанических и атмосферных исследований.
Ранее модели глобального изменения климата не предсказывали текущие физические и химические изменения в Южном океане, сказал Рассел, заведующий кафедрой интегративных наук имени Томаса Р. Брауна.
«Мы недооценили, какое влияние окажет добавление пресной воды и ветра. Когда мы добавим эти два компонента в модель, мы сможем прямо и красиво воспроизвести то, что произошло за последние 30 лет», - сказала она.
Теперь модели смогут лучше прогнозировать будущие изменения окружающей среды в Антарктиде и вокруг нее, сказала она, добавив, что Южный океан поглощает большую часть тепла, выделяемого антропогенным глобальным потеплением.
«Одна из каждых восьми молекул углерода, вылетающих из вашей выхлопной трубы, попадает в Южный океан», - сказал Рассел. «Наша модель говорит, что в будущем у нас может не быть такого большого поглотителя углерода, как мы надеялись».
Первый автор Бен Бронселер возглавил усилия по улучшению климатических моделей, когда он был научным сотрудником после докторской степени в лаборатории Рассела. Сейчас он инженер-метеоролог и океанограф в британской многонациональной нефтегазовой компании BP в Лондоне.
Документ группы «Важность ветра и талой воды для наблюдаемых химических и физических изменений в Южном океане» планируется опубликовать в журнале Nature Geoscience 6 января. Список дополнительных соавторов и их организаций внизу этого выпуска.
Чтобы лучше понять климатическую систему Земли, ученые постоянно совершенствуют свои модели глобального изменения климата.
В рамках проекта Южного океана по наблюдениям и моделированию углерода и климата, или SOCCOM, изучается Южный океан и его влияние на климат.
Национальный научный фонд финансирует SOCCOM при дополнительной поддержке Национального управления океанических и атмосферных исследований, или NOAA, и НАСА.
Рассел возглавляет группу SOCCOM, которая улучшает представление Южного океана в компьютерных моделях глобального климата. Она изучает океан вокруг Антарктиды уже 25 лет.
"Мой первый исследовательский круиз по Южному океану состоялся в 1994 году. Это было зимой в глубинах южной части Тихого океана. Я вырос на Аляске, и я знал, что такое метель, но я никогда не чувствовал раньше такие ветры", - сказала она.
С тех пор она была «одержима» экстремальными антарктическими зимними ветрами, по ее словам.
Рассел и другие ученые десятилетиями проводят бортовые измерения в водах вокруг Антарктиды, но зимние условия делают это чрезвычайно трудным. Кроме того, размеры морского льда зимой делают невозможным проведение прибрежных измерений с судов, сказала она.
Роботы-поплавки, которые компания SOCCOM начала развертывать в 2014 году, решили эту проблему.
«Робот-поплавок может проходить под зимним льдом и работать всю зиму, собирая данные. Поплавки-роботы - это революция в том, как мы можем даже представить себе эволюцию льда и океана», - сказала она. «Мы никогда не видели зимней химии подо льдом».
Поплавки показали, насколько сильно изменились антарктические воды за последние несколько десятилетий - глобальные климатические модели не предсказали такого развития событий.
Бронселер, Рассел и их коллеги ранее добавляли в климатические модели дополнительную пресную воду из тающих ледяных щитов, но эта редакция не воспроизводила недавние изменения в химическом составе Южного океана.
Увеличение пресной воды и количества антарктического ветра в модели решило проблему - теперь модель правильно отображает текущее состояние антарктических вод.
Команда также использовала улучшенную модель для прогнозирования условий в Южном океане. Прогноз предполагает, что в будущем Южный океан может не поглощать из атмосферы столько углекислого газа, сколько предсказывалось ранее..
Рассел планирует продолжить преследование антарктических зимних ветров.
«Мы этого не наблюдали, но модель говорит, что нам это нужно», - сказала она. «Я предлагаю НАСА спутник для поиска пропавшего ветра».