Состояние Атлантической меридиональной циркуляции (AMOC), остается одной из самых горячих тем в среде климатологов. Эту систему часто называют глобальным тепловым поясом или даже планетарным термостатом. Она выполняет колоссальную работу по перераспределению энергии на Земле. Теплая поверхностная вода движется от экватора к северным широтам, отдавая свое тепло атмосфере и согревая Европу, в то время как холодные глубинные потоки возвращаются обратно на юг. Этот механизм поддерживает стабильность погодных условий и обеспечивает жизнь морским экосистемам.
Однако долгое время стандартные компьютерные расчеты страдали от существенного изъяна. Большинство климатических моделей, описывающих работу этого течения, игнорировали один критический фактор — стремительный приток пресной воды от тающего ледяного щита Гренландии. Свежая вода легче соленой, она растекается по поверхности и мешает тяжелому холодному течению уходить на дно, что грозит замедлением всего конвейера.
Теперь исследователи решили исправить это упущение. Внедрив данные о гренландском стоке в новые алгоритмы, они получили более полную картину. Результаты показывают, что хотя талая жидкость играет значительную роль в дестабилизации системы, ее текущего объема пока недостаточно, чтобы полностью остановить гигантский маховик океана.
Большинство современных расчетов сходятся во мнении, что течение продолжит терять свою мощь в текущем столетии. Тем не менее вопрос внезапного коллапса, который рисуют некоторые пессимистичные сценарии, все еще остается предметом острых споров. Недавний отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата подтвердил, что ни одна из передовых моделей шестого поколения (CMIP6) не предсказывает резкого обрыва работы AMOC вплоть до конца XXI века.
Ранее другие научные труды указывали на формирование так называемого «холодного пятна» в Северной Атлантике. Это локальное падение температуры служило тревожным сигналом возможного приближения переломной точки. Если условия ухудшатся, система может перейти в новое состояние. Прошлые наблюдения подтверждали, что пресная вода с севера способствует спаду активности AMOC, но оставалось неясным, станет ли этот процесс лавинообразным и необратимым.
«Однако в настоящее время остается открытым вопрос, связаны ли эти изменения AMOC, вызванные талой водой, с такими переломными характеристиками, как резкость и необратимость. Кроме того, физические механизмы влияния талой воды Гренландии на AMOC после 2100 года, насколько нам известно, пока не изучены», — пишут авторы нового исследования.
Вклад ледников в общее ослабление
Команда ученых применила современный вычислительный комплекс класса CMIP6 под названием EC-Earth3. Симуляция охватывала период до 2300 года и предполагала сценарий крайне высоких выбросов парниковых газов. Чтобы точно выделить влияние именно гренландского льда, специалисты запускали двойные ансамбли прогонов: один учитывал талую воду, а другой — нет.
Расчеты показали, что пресный сток действительно существенно давит на систему, особенно сильно проявляя себя после 2100 года. Но вопреки классическим представлениям о скачкообразном опрокидывании системы, график падения оказался линейным. Ослабление происходит плавно и прямо пропорционально накопленному объему углекислого газа. Резкого прыжка в бездну модель не зафиксировала.
Авторы отмечают масштаб вклада разных факторов: «В отличие от незначительного эффекта в исторический период, мы обнаружили небольшое, но значительное дополнительное ослабление AMOC, вызванное талой водой, примерно на 1 свердруп до 2100 года (около 10% от CO2-индуцированного ослабления) и до 4 свердрупов до 2300 года (почти 40% от CO2-вызванного ослабления) под очень сильным воздействием».
Исследователи подчеркивают важный факт: даже под колоссальным давлением пресных потоков AMOC сохраняет работоспособность. Система трансформируется — она становится слабее и мельче, но рубильник природного отопления никто не выключает. Ученые также заметили сдвиг «точки старта» течения. Теперь его питают больше арктические воды, где слой пресного льда сверху создает плотную крышку, мешая вертикальному перемешиванию слоев.
Можно ли обратить процесс вспять?
Второй важной задачей стало изучение обратимости этих изменений. Что будет, если человечество резко сократит выбросы и таяние льдов замедлится? Сможет ли океан восстановить свой ритм? Для проверки этой гипотезы команда провела два идеализированных теста. В одном снижали уровень углекислого газа после 2250 года, в другом просто принудительно отключали подачу талой воды в модель.
Итоги принесли оптимистичный результат. Изменения, спровоцированные пресной водой, не являются вечными в масштабах столетий. Как только внешнее давление исчезает, система начинает возвращаться к норме. В тесте со снижением углерода течение восстановилось даже после серьезного раннего удара.
"Сроки восстановления — это (многосотлетие), но в духе определения Глобального доклада о переломных моментах не требуется 'значительно больше времени для восстановления', поскольку принудительное использование талой воды применялось более 200 лет", — отмечают ученые.
Да, период реабилитации занимает сотни лет. Однако, согласно научным критериям глобальных переломных моментов, такой срок не считается «бесконечным», учитывая, что негативное воздействие длилось более двух веков.
Специалисты призывают относиться к этим данным с долей осторожности. Все выводы базируются на работе одного программного комплекса. Другие математические аппараты могут иначе распределять потоки воды или иметь иную внутреннюю устойчивость. Команда настаивает на необходимости проведения аналогичных стресс-тестов на всех доступных мировых климатических платформах, чтобы убедиться в надежности вывода о плавном и обратимом характере грядущих перемен.
Итоги работы опубликованы в Science Advances.
Изображение: разработано Мagnific.
