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