## Российские учёные нашли новые взаимосвязи океана и климата

Механизмы резких изменений климата смоделировали учёные Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН в ходе исследований, проведённых в Атлантическом океане.

Чтобы понять, как меняется Мировой океан с течением времени и как эти трансформации могут отразиться на глобальном климате, команда из 12 человек Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН изучала так называемые промежуточные воды, которые считаются индикатором интенсивности межокеанского глобального конвейера – течения, формируемого из-за разности свойств и уровней Тихого и Атлантического океанов. Это течение медленно движется у поверхности воды с севера Тихого океана к северу Атлантики, где охлаждается, опускается на глубину и начинает путь в обратном направлении. Процесс, происходящий на севере Атлантического океана – опускание поверхностных вод за счёт их охлаждения и формирование глубинных вод, – как раз зависит от того, что происходит на промежуточных глубинах.

«Вообще измерить это невозможно, – поясняет руководитель исследования, заведующий лабораторией взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений института Сергей Гулёв. – Нельзя сказать, что я мерил скорость межокеанского конвейера и он течёт со скоростью два сантиметра в секунду. Вы не найдёте такого места в океане, где можно было проводить подобные замеры. Это сложение многих факторов, которые в результате осуществляют межокеанскую глобальную циркуляцию. Однако интенсивность этой циркуляции достаточно хорошо характеризуется скоростью образования промежуточных вод на севере Атлантики, а вот её-то можно измерить».

Начиная с 1997 года учёные ИО РАН по месяцу проводят в районе 60 градуса северной широты между Гренландией и Британскими островами. На научно-исследовательском судне «Академик Иоффе» они делают измерения в океане.

Хотя науке и известно, что главный рычаг управления межокеанским конвейером находится в северной части субполярной Атлантики – именно сюда стекается весь поток воды, который затем опускается вниз на большие глубины, – неясными остаются некоторые детали этого процесса. С одной стороны, понятно, что «потонуть» этот поток может лишь по причине уплотнения, а это произойдёт, если вода либо охладится, либо осолонится. С другой стороны, интенсивность процессов взаимодействия океана и атмосферы, от которой зависит скорость этого охлаждения и осолонения, в значительной степени определяется атмосферными процессами, гораздо более быстрыми по сравнению с теми, что происходят в океане.

Учёные из лаборатории Сергея Гулёва ежегодно измеряют температуру и солёность промежуточных вод, а также интенсивности потоков тепла на границе океан–атмосфера. Затем с помощью физико-математических моделей рассчитывают, как происходит транспорт воды и тепла между Атлантическим океаном и Арктикой – областью, откуда, если верить популярной версии возможных климатических изменений, в результате таяния ледников на планету придёт потепление, последствия которого могут привести, например, к резкому похолоданию. Именно такой идеализированный сценарий быстрых изменений климата был показан в известном фильме американского режиссёра Роланда Эммериха «Послезавтра», причём, по мнению учёных, он вполне реален, правда, с поправками на временной масштаб: в фильме для облегчения восприятия показано, как всё меняется буквально за неделю, в действительности же подобные метаморфозы могут произойти за несколько десятилетий или столетие. Однако для человеческой цивилизации это и есть быстрые изменения.

Учёные установили, что в течение последних двух десятилетий происходило интенсивное потепление и осолонение поверхностных вод. При этом роль потепления (приводящего к облегчению вод) не компенсировалась осолонением (наоборот, приводящим к их уплотнению). Именно поэтому произошло существенное замедление межокеанского конвейера. Тёплая вода стала всё в больших количествах поступать в Арктический бассейн, приводя наряду с другими факторами к таянию Арктических льдов, площадь которых сократились за это время почти на 30%.

Кроме того, исследователи обнаружили новый очаг глубокой конвекции – того самого процесса, который определяет движение в глубину поверхностных вод, образование промежуточных вод и возвратного потока. Если раньше считалось, что главным очагом служит Лабрадорское море, то сейчас очевидно, что практически такие же процессы происходят к востоку от Гренландии – в море Ирмингера. Поэтому, чтобы прогнозировать глубокую конвекцию, надо учитывать оба очага и, главное, взаимодействие между ними.

Однако для полного описания всех процессов недостаточно только знаний о том, что происходит в океане. Не менее важна точная оценка потоков энергии на границе океана и атмосферы. Учёные разработали новые методы расчётов таких потоков и впервые построили модель их интенсивности.

Оказалось, что потоки, направленные в атмосферу, охлаждают океан, приводя к конвективным процессам, только на относительно коротких масштабах – несколько лет, а на долгих временных масштабах больше 10–15 лет океанские температуры определяют долговременные изменения потоков. Таким образом, роль океана в климате двояка: он выступает пассивным фактором на коротких масштабах времени, но становится активным фактором – на длинных.

Для понимания этих механизмов учёные построили модель океанской циркуляции с пространственным разрешением всего в несколько десятков километров. Она позволяет моделировать колебательный процесс, в ходе которого океанский конвейер то ослабевает, то усиливается. Теперь дело за объединением этой модели с моделями климата, что позволит учесть эти процессы в описании ожидаемых климатических изменений.

Пока же на основе полученных данных можно сказать, что изменения в океане повлияли на климат, а именно: траектории циклонов над Европейским континентом сместились и существенно изменилась структура осадков. Число дней с осадками не изменилось, однако происходит их перегруппировка в серии достаточно продолжительных влажных и засушливых периодов. Это эффект подобен перегруппировке бус на нитке. Как результат – более интенсивными становятся как экстремальные осадки, приводящие к наводнениям, так и засухи, связанные с длительными тепловыми волнами, приводящими к лесным пожарам.

Проект поддержан ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009–2013 годы».

16 июля 2012г.

Электронное издание «Наука и технологии России» , (02.08.2012)