С тем, что климат земного шара быстро, порой катастрофически быстро, меняется, согласны многие. А вот причины изменения исследователи называют разные: колебания активности Солнца, процессы, идущие в глубине Земли, антропогенная деятельность и связанное с ней увеличение в атмосфере парниковых газов.
Открытым остается и еще один, очень важный практический вопрос: на основании каких данных можно сделать достаточно достоверный прогноз изменения климата на ближайшие 10-20 лет для значительных территорий нашей планеты?
Возможный вариант ответа предложила Елена Сухих — самый молодой научный сотрудник лаборатории геотермики Геологического института РАН. С ней побеседовал наш корреспондент.
— Елена, а что вас привело именно в этот институт?
— В этом году я окончила Российский университет дружбы народов по специальности “Экология и природопользование”. Научным руководителем моей дипломной работы стал профессор Михаил Давыдович Хуторской, заведующий лабораторией тепломассопереноса Геологического института. Меня заинтересовало это новое и быстро развивающееся научное направление, особенно геотермические исследования на акватории Баренцева моря, что и определило выбор научного руководителя. В качестве производственной практики в прошлом году мне посчастливилось принять участие в экспедиции в Баренцевом море на 27-м рейсе научно-исследовательского судна “Академик Николай Страхов” в составе геотермического отряда. Процесс получения данных в ходе экспедиционных исследований значительно увеличил мой интерес к проблемам тепломассопереноса. Именно он объединяет все оболочки Земли, и изучение обменных процессов между ними крайне важно для понимания, например, современных климатических колебаний. В настоящее время, когда климат на планете резко меняется, подобные исследования имеют большое практическое значение.
После окончания университета я была распределена в Геологический институт. Надеюсь продолжать исследования теплового состояния океана и теплового потока Земли, и не только в Арктике.
— А чем вам пришлось заниматься во время экспедиции в Баренцевом море?
— Мы проводили геотермические исследования в тектонически активном районе хребта Книповича. Для измерений теплового потока использовался зонд “ГЕОС-М”, оснащенный датчиками температур. Это позволяло вести замеры всей водной толщи. Полученные данные обрабатывались и представлялись в виде графических двухмерных профилей и 3D-моделей. Благодаря этому удается выявлять основные типы водных масс, особенности их взаимодействия и динамики. Температура водной толщи рассматривается в качестве главного климатообразующего фактора, формирующего отклики в атмосфере и криосфере высоких широт северного полушария, которые, в свою очередь, находят проявление в погодных условиях на территории Европы. Основываясь на особенностях температурной стратификации, а также имея возможность оценить сезонную и межгодовую изменчивость теплового содержания океана, можно описать влияние так называемых термохалинных характеристик водных масс на формирование колебаний климатической системы.
— Почему именно акватория Баренцева моря стала объектом исследований?
— Изучение гидрометеорологических особенностей региона Баренцева моря показало, что он — один из наиболее информативных по климатической изменчивости, так как располагается в пограничной зоне Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Такое положение позволяет регистрировать и оценивать термохалинные импульсы, идущие как со стороны Атлантики, так и из полярных областей. В западной части Баренцева моря встречаются наиболее контрастные по своим характеристикам атлантические и арктические водные массы, формирующие зону полярного фронта, выраженную не только в океане, но и в атмосфере. Именно здесь зарождаются циклоны, определяющие погоду в Европе.
Материалы для нашего исследования были получены в ходе трех рейсов научно-исследовательского судна “Академик Николай Страхов”. 26-й рейс проводился в зимний сезон, рейсы 25-й и 27-й — в летне-осенний период. Это позволило выявить сезонные особенности температурной стратификации водной толщи. Полигоны проведения температурного зондирования водной толщи располагались в различных районах вокруг архипелага Шпицберген, что дало возможность оценить пространственную неоднородность распределения водных масс. Несколько станций в 25-м и 27-м рейсах имели практически идентичное широтно-долготное положение. Таким образом, появилась возможность оценки межгодовой изменчивости температурной стратификации в троге Орла, расположенном восточнее Щпицбергена, для 2007 и 2010 годов.
— Насколько важны измерения температуры воды океанов для оценки тенденции в изменениях климата?
— Океан — основной аккумулятор тепла на планете. Тепловые импульсы способны распространяться из одних районов в другие за счет термохалинной неоднородности водной толщи Мирового океана, а также передаваться в атмосферу и криосферу. Поэтому тепловое состояние океана — один из наиболее значимых климатообразующих факторов. Только антропогенное воздействие не в состоянии адекватно объяснить изменения климата: на фоне потепления в одних районах наблюдается похолодание в других, тогда как рост концентрации парниковых газов постоянен. А регулярный мониторинг температур воды в районах формирования климатической изменчивости дает объективную и полную информацию для строгих научных выводов.
— Какие же основные закономерности изменения температуры воды были выявлены во время рейсов судна?
— Очень важные для прогноза изменения климата результаты были получены в троге Орла. Сравнение температурной стратификации позволило выявить значительную положительную аномалию в промежуточном слое, сформированном водными массами атлантического генезиса, для 2007 года. Для этого же года был зафиксирован абсолютный минимум площади морского льда. В последующие годы рост площади льда возобновился. Гидрометеорологическую ситуацию (температура воздуха, количество осадков) в период 2007-2008 годов на территории Европы можно считать индикатором смещения траектории циклонов к югу, что также указывает на рост площади морского льда после минимума 2007 года.
В качестве основной причины колебаний климатической системы принимается изменчивость теплосодержания атлантической водной массы. В ходе работы рассматривались возможные причины этой изменчивости. Анализировались стратификации водной толщи в Северной Атлантике, в районе движения основных типов водных масс полярного и атлантического происхождения. В поверхностном слое осуществляется меридиональный перенос тепла на север течениями системы Гольфстрим, в глубинном слое происходит отток холодных водных масс из полярных районов. Периодически формируется промежуточная Лабрадорская водная масса, распространяющаяся из одноименного моря на юг, частично перекрывая распространение тепла поверхностным звеном.
На основании проведенного исследования было выявлено три основных фактора, влияющих на похолодание в Северной Атлантике — Западно-Арктическом бассейне.
Первый из них обусловлен тем, что в период двухслойной структуры циркуляции морских вод в Северной Атлантике беспрепятственно осуществляется вынос теплых водных масс в Арктический бассейн. Происходит усиление субполярных и полярных фронтальных зон, что ведет к формированию более суровых метеорологических условий в северо-западной части Атлантики. Следовательно, имеются условия для усиления конвективных процессов с ростом объема охлажденных водных масс в Лабрадорском море. Этот фактор обусловливает формирование промежуточного циркуляционного звена, сдерживающего меридиональный тепловой перенос в поверхностном слое.
Второй фактор связан с тем, что повышенное поступление теплых вод в Арктический бассейн ведет к усиленному таянию льда, росту количества осадков над бассейном и на севере континента. Это в свою очередь приводит к увеличению пресноводного стока в Северный Ледовитый океан.
Первый и второй факторы способствуют формированию поверхностного холодного и распресненного слоя, который препятствует свободному теплообмену атлантических водных масс с атмосферой, то есть предотвращает дальнейшее потепление.
Суть третьего фактора в том, что благодаря наличию пресноводного слоя в зимний сезон запускается усиленный процесс льдообразования, площадь морского ледяного покрова снова увеличивается. Начинается формирование более холодных, распресненных и плотных глубинных вод, которые занимают придонный слой, и их перетекание через подводные хребты из Норвежского и Гренландского морей затруднено, что также снижает интенсивность поверхностной ветви меридиональной циркуляции.
В результате воздействия этих факторов траектории циклонов смещаются на юг, количество осадков на севере пресноводный сток сокращаются, замедляется процесс образования льда и вынос его из Северного Ледовитого океана. Значит, возможен запуск нового этапа потепления в Арктике.
— Какой еще вывод можно сделать на основании полученных вами материалов?
— После абсолютного за период измерений минимума площади морского льда в 2007 году начался ее рост. Климатическая система при определенных условиях перестроилась на режим “похолодания”. Следовательно, руководствуясь предположением о том, что глобальная климатическая система существует в режиме автоколебаний, можно заключить, что период 2007-2008 годов являлся переходным этапом в динамике климата.
Сопоставление сроков наступления периодов относительных потеплений и похолоданий в ХХ веке позволяет сделать вывод о том, что фаза похолодания достигнет своего предела через 25-30 лет, после чего возможен новый этап потепления в Арктике.
Записал Михаил БУРЛЕШИН
Фото Александра Ермакова
Нет комментариев