Интенсивность глобального потепления связали с ослаблением циркуляции в Южном океане
Ученые обнаружили связь между ускорением потепления климата и ослаблением опрокидывающей меридиональной циркуляции в Южном океане. Потепление изменило режим ветров в области Антарктиды и нагрело придонные воды, вследствие чего Южный океан стал хуже поглощать избыток тепла из атмосферы. Такие выводы позволило сделать сравнение двух климатических моделей ансамбля CMIP6, одна из которых прогнозировала более быстрое и интенсивное потепление климата. Статья опубликована в журнале Nature Geoscience.
Антропогенные выбросы парниковых газов приводят к глобальному изменению климата, но в масштабах планеты этот процесс неоднороден, и не все конкретные механизмы отклика климатической системы на рост концентрации CO2 в атмосфере к текущему моменту детально изучены. Один из способов изучения механизмов потепления — использование математических моделей. В разных моделях потепление прогнозируется с неодинаковыми скоростью и интенсивностью, и различия в таких прогнозах позволяет выявить критически уязвимые компоненты климатической системы. Климатические модели сравниваются в рамках специального международного проекта Coupled Model Intercomparison Project (CMIP), который сейчас находится в шестой фазе.
Одним из важных показателей, в оценках которого зачастую расходятся климатические модели, является эффективная чувствительность климата (EffCS) — сбалансированное глобальное среднее потепление земной поверхности, которое произойдет за 150 лет при четырехкратном росте концентрации углекислого газа в атмосфере. В предыдущей фазе проекта по сравнению климатических моделей (CMIP5) отличия в значениях EffCS приходились на тропическую акваторию Тихого океана. В последней же фазе (CMIP6) прогнозы относительно этих широт нивелировались, и отличия проявились уже для области Южного океана ниже 35 градуса южной широты.
Ученые под руководством Ады Гьермундсен (Ada Gjermundsen) из Норвежского метеорологического института попытались понять, чем вызвано различие между прогнозами потепления у моделей в CMIP6. Для этого они рассмотрели две климатические модели системы Земли: CESM2 (The Community Earth System Model version 2), разработанную в Лаборатории климата и глобальной динамики Национального центра атмосферных исследований США, и NorESM2 (Norwegian Earth System Model version 2), разработанную в Норвежском метеорологическом институте. Эти модели отличаются значением показателя EffCS: в американской модели он составляет 5,3 кельвин, а в норвежской 2,5 кельвин. При этом базовые параметры, которые используются в этих моделях для описания суши, атмосферы и морского льда, одинаковы. Авторы обратили внимания на разницу в отражении коротковолновой радиации от облаков над Южным океаном: в модели CESM2 они отражают на 0,5 ватт, деленный на метр в квадрате и на кельвин тепла больше, чем в модели NorESM2, то есть облачность в этой зоне приводит к ускоренному потеплению земной поверхности.
Климатологи пришли к выводу, что это может быть связано с изменением опрокидывающей циркуляции Южного океана — главного поглотителя избыточного тепла атмосферы. Она действует аналогично Атлантической меридиональной циркуляции, благодаря которой углекислый газ поглощается холодной водой, опускается на глубину и надолго выводится из атмосферы. Потепление климата привело к тому, что эта циркуляция была нарушена: режим ветров вблизи Антарктиды изменился, воды антарктического дна нагрелись, и поглощение атмосферного тепла заметно ослабло. Это привело к усилению облачности над Южным океаном, которая также стала удерживать тепло, и как следствие к дополнительному потеплению климата в целом.
Климатические модели ансамбля CMIP6 были
при подготовке шестого оценочного доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Согласно ему потепление на 1,5 градуса Цельсия относительно доиндустриального периода неизбежно и произойдет уже в ближайшие десятилетия, при этом сильнее всего изменение климата затронет средние и высокие широты северного полушария.
Марина Попова
Вокруг нор этих хищников растения выше и гуще
Канадские ученые подтвердили, что песцы являются экосистемными инженерами. Анализ спутниковых снимков показал, что вокруг нор этих хищников формируются участки с повышенной продуктивностью растений. Они возникают за счет того, что песцы удобряют и разрыхляют почву. Как отмечается в статье для журнала Ecosystems, о существовании песцовых садов известно уже давно — однако с помощью снимков из космоса удалось развеять последние сомнения в том, что они реальны. Некоторые животные оказывают значительное влияние на окружающую среду вокруг себя. Например, крупные травоядные поддерживают существование равнин, не давая им зарастать деревьями и кустарниками, бобры строят запруды, а австралийские вараны роют норы, в которых селятся десятки видов позвоночных. Таких животных называют экосистемными инженерами. Песцы (Vulpes lagopus) тоже относятся к их числу. Зоологи давно заметили, что вокруг нор этих хищников растительность гуще и выше, чем в остальной тундре. Такие участки называют песцовыми садами. Они возникают благодаря тому, что песцы обогащают почву вокруг своих убежищ питательными веществами из мочи, помета и остатков пищи и разрыхляют ее во время рытья нор. В результате здесь формируются особенно благоприятные условия для роста растений. При этом убежища песцов нередко используются многими поколениями этих животных на протяжении сотен лет, что усиливает их влияние на экосистему. Команда специалистов под руководством Шона Джонсона-Байса (Sean M. Johnson-Bice) из Университета Манитобы решила подробнее изучить песцовые сады с помощью изображений со спутниковых снимков. В частности, исследователи хотели проверить, действительно ли песцы повышают продуктивность растений или просто селятся на участках, где она уже высока. Авторы сосредоточили внимание на территории площадью 1200 квадратных километров в канадском национальном парке Вапуск, которая находится на западном берегу Гудзонова залива. Здесь расположены 84 норы песцов. Проанализировав спутниковые снимки региона, Джонсон-Байс и его соавторы пришли к выводу, что песцы предпочитают рыть норы в лишенной растительности или покрытой травянистой растительностью местности на возвышенностях у побережья. А вот заболоченных участков они избегают. На следующем этапе исследователи сравнили продуктивность растительности в 84 песцовых садах; на 84 идеально подходящих для песцов, но не заселенных ими участках тундры (далее — референсных); а также на 84 случайных участках тундры. Для этого они рассчитали вегетационный индекс данных участков по снимкам, сделанным в течение вегетационного периода с середины июня по конец сентября 2019-2021 годов. В результате выяснилось, что максимальная продуктивность растительности вокруг песцовых нор достоверно выше, чем на референсных участках, которые хорошо подходят этим хищникам, но не заселены ими. Интересно, что на случайных участках тундры максимальная продуктивность также оказалась выше, чем на референсных. Авторы объясняют данную закономерность тем, что песцы выбирают для жилищ низкопродуктивные территории. Продуктивность в песцовых садах была выше, чем на референсных участках, на протяжении почти всего вегетационного сезона. Хотя участки вокруг нор песцов не становились зелеными раньше и не оставались зелеными дольше, чем референсные участки, весной растительность здесь, судя по всему, развивалась с более высокой скоростью. Авторы также подтвердили, что продуктивность растений в пределах 20 метров от песцовых нор выше средней продуктивности растений в пределах 250 метров от них. На референсных и случайных участках эта закономерность не наблюдалась. При этом связи между продуктивностью растительности вокруг логова и репродуктивным успехом живущих в нем песцов в 2011-2021 году выявить не удалось. Результаты исследования демонстрируют, что песцы не селятся на участках с пышной растительностью, а повышают продуктивность растительности вокруг своих нор. Таким образом, их можно с уверенностью называть экосистемными инженерами. Поскольку эти хищники поколениями используют одни и те же норы, эффект от их деятельности накапливается с годами. Благодаря этому высокопродуктивные участки вокруг песцовых нор сохраняются независимо от того, насколько высок репродуктивный успех их хозяев в течение нескольких лет. В будущем авторы надеются выяснить, как быстро песцовые сады возникают вокруг новых нор и как быстро исчезают после того, как нора покинута. Песцы — коренные обитатели тундр. А вот канадские бобры (Castor canadensis) расселились сюда недавно благодаря климатическим изменениям — и уже начали преобразовывать местные экосистемы. Ученые обнаружили, что на северо-западе Аляски вблизи водоемов, в которых замечены следы деятельности бобров, на 51 процент больше точек эмиссии метана, чем возле водоемов, которые они не трогали. Это может свидетельствовать о деградации многолетней мерзлоты из-за подтопления.