Непропорциональное поглощение тепла Южным океаном объяснили аэрозолями над северными

Южный океан поглощает до 83 ± 33 процентов тепла от всего мирового океана, и ученые впервые установили точную причину такого дисбаланса: в атмосфере над ним находится мало аэрозолей. Над водами северных океанов их, напротив, много, они отражают солнечную радиацию и мешают северным водам так же эффективно участвовать в теплообмене. Впрочем, нынешний баланс не является надежным предиктором будущего — согласно прогнозу, опубликованному в журнале Nature Climate Change, к концу века поглощение тепла Южным океаном упадет почти вдвое.

На Южный океан, омывающий Антарктиду, приходится менее шести процентов площади мирового океана. При этом именно здесь поглощается до 75 ± 22 процентов тепла и 43 ± 3 процентов углерода, которые принимает мировой океан. Это связывают с активным подъемом придонных холодных вод к поверхности (в холодной воде лучше растворяется углекислый газ из воздуха), но оно происходит во многих областях мирового океана по аналогичному механизму, поэтому точные причины в асимметрии поглощения тепла и углерода на севере и юге планеты до сих не были ясны.

Ученые под руководством Ричарда Уильямса (Richard Williams) из Ливерпульского университета проанализировали поглощение тепла и углерода в Южном океане и спрогнозировали, как оно изменится до конца века. Южный океан они ограничили акваторией южнее 30 градуса южной широты, а воды мирового океана севернее 30 градуса северной широты определили как северные океаны. Авторы исходили из предположения, что в ближайшем будущем будет реализован сценарий социально-экономического развития SSP2-4.5, который предполагает заметное ограничение антропогенных выбросов парниковых газов и общее потепление не более чем на два градуса. Для анализа поглощения тепла и углерода, а также модельных экспериментов с различными радиационными воздействиями ученые использовали 20 климатических моделей из ансамбля CMIP6.

Уточненная оценка поглощения тепла Южным океаном за исторический период (1851-2014 годы) составила 83 ± 33 процента, а углерода — 43 ± 3 процента, то есть разрыв между этими показателями оказался еще более значительным, чем считалось ранее. Ученым также удалось обнаружить причину выраженной асимметрии между поглощением тепла на севере и юге: моделирование показало, что все дело в аэрозолях. Над северными океанами их больше, и они мешают столь эффективно поглощать тепло. Если бы их количество над Арктикой снизилось до такого же, как над Антарктикой, Южный океан поглощал бы не более 45 процентов тепла — практически вдвое меньше, чем сейчас.

Впрочем, прогнозы свидетельствуют о том, что роль Южного океана в аккумуляции избыточного атмосферного тепла скоро начнет снижаться. Расчеты показали, что к 2100 году он будет поглощать 52 ± 7 процентов тепла и 47 ± 4 углерода от всего мирового океана. При этом роль северных океанов в терморегуляции, напротив, начнет возрастать.

Несмотря на рекордное поглощение тепла и углерода водами Южного океана, температура воздуха над Антарктикой растет значительно медленнее, чем над Арктикой. Недавно ученые установили причину этого, и ей оказался водяной пар: в тропосфере над южным полюсом его существенно меньше, поэтому она слабее подвержена прямому радиационному нагреву.