Новое исследование проливает холодную воду на некогда горячую теорию

Важная, получившая широкую огласку теория о том, что потепление Арктики вызывает более интенсивные зимние вспышки холода и снегопадов в средних широтах, встречает сопротивление со стороны продолжающейся серии исследований, включая наиболее полное на сегодняшний день полярное моделирование.

Идея, впервые высказанная в 2012 году в статье Дженнифер Фрэнсис (Jennifer Francis), которая сейчас работает в Центре климатических исследований Вудвелла, и Стивеном Ваврусом (Stephen Vavrus) из Висконсинского университета в Мэдисоне, заключается в том, что две хорошо установившиеся тенденции - усиление арктического климата (усиление глобального потепления в более высоких широтах) и истощение морского льда - могут заставить полярный струйный поток распространяться дальше на юг, вызывая тем самым более интенсивные проявления зимней погоды, чем это могло бы произойти в противном случае.

За последнее десятилетие эта гипотеза вызвала широкий общественный интерес и научные дебаты, поскольку различные интенсивные волны холода и снегопады обрушились на Северную Америку и Евразию, включая смертоносную продолжительную волну холода в Техасе в феврале прошлого года.

Зимние температуры за последние три десятилетия показали тенденцию к похолоданию в некоторых районах северных средних широт, особенно в Восточной Азии.

Но похолодание было далеко не повсеместным, и связь между Арктикой и средними широтами было трудно обнаружить в расчётах с помощью глобальных компьютерных моделей. Вместо этого модели более чётко указывают на постепенную, долгосрочную тенденцию к более мягким зимам в средних широтах, которые можно было бы ожидать в климате, согретом человеком.

Некоторые новые работы, ещё не прошедшие экспертную оценку, действительно обнаруживают слабые следы гипотезы Фрэнсис-Вавруса в новых оценках зимнего климата Арктики и средних широт в рамках Проекта взаимного сравнения моделей полярного усиления (Polar Amplification Model Intercomparison Project, PAMIP).

 «Похоже, что там что-то есть, но это выглядит довольно слабым», - сказал в интервью Джеймс Скрин (James Screen), учёный-климатолог из Университета Эксетера. «Это не значит, что это не часть общей головоломки».

«Есть реальная причина для беспокойства по поводу изменения климата и его последствий, - добавил Скрин, - но увеличение частоты холодных явлений не будет в верхней части моего списка».

Скрин опубликовал несколько исследований вместе с Расселом Блэкпортом (Russell Blackport), ныне работающим в Канадской службе по окружающей среде и изменению климата, за последние два года. Название одной из их последних статей, опубликованных в апреле в Journal of Climate, само по себе является утверждением: «Наблюдаемые статистические связи переоценивают причинное влияние изменений морского льда в Арктике на зимний климат средних широт».

В этом и других исследованиях Скрин и Блэкпорт предполагают, что связь между потерей морского льда в Арктике и явлениями экстремальных средних широт реальна, но не обязательно является причинной. Вместо этого, утверждают они, третий фактор - скорее всего, крупномасштабные изменения в атмосферной циркуляции, которые могут быть непостоянными - вероятно, является движущей силой как потери морского льда, так и экстремальных зимних явлений.

Фрэнсис утверждает, что новая работа PAMIP фактически поддерживает некоторые из блоков в структуре её гипотезы, даже если результаты модели не так убедительны, как недавние наблюдения: «Струйное течение сместилось на юг, как мы и ожидали увидеть в теплеющей Арктике», - сказала Фрэнсис в интервью. «Зональные ветры [с запада на восток] были слабее, когда было меньше морского льда. Все эти вещи, о которых мы говорим почти 10 лет, они нашли в своих моделях».

В то же время Фрэнсис утверждает, что глобальные модели не могут полностью воспроизвести связь между Арктикой и средними широтами, просто добавляя или удаляя морской лёд, особенно если результаты объединяют условия в течение всей зимы или всех средних широт.

«Если вас интересуют такие вещи, как, станет ли струйный поток более волнистым, будет ли у вас больше экстремальных погодных явлений, больше блокингов - всё это очень региональные, краткосрочные отклики», - сказала Фрэнсис.

Фрэнсис также указывает на работу под руководством Захари Лейба (Zachary Labe) из Калифорнийского университета в Ирвине, опубликованную в августе 2020 года в журнале Geophysical Research Letters. Лейб и его коллеги обнаружили, что когда они моделировали не только потерю морского льда, но и глубокое потепление, наблюдаемое в атмосфере Арктики, то вырисовывалась чёткая закономерность с более сильным Сибирским максимумом и более холодными зимними температурами в Восточной Азии.

Так получилось, что Восточная Азия - один из немногих регионов на Земле, где зимы стали более прохладными за последние несколько десятилетий. Зима 2020-2021 гг. была холоднее, чем в среднем в 1981-2010 гг., на большей части территории России и Северной Азии.

Как и Фрэнсис, Скрин заинтригован статьей Лейба: «Это интересно, но я не совсем уверен - мне хотелось бы, чтобы этот результат подтвердился в других исследованиях».

Привлекательность парадоксальной идеи

С огромным количеством исследований, указывающих на множество ужасных последствий антропогенного изменения климата - некоторые из них уже обретают форму, например, зловещий рост «жарких засух» на юго-западе США, - легко увидеть, как зимние штормы и холодные порывы могут быть воспринятым как ещё один негативный результат, хотя и причудливый.

«Обобщение того, что изменение климата ухудшает ситуацию с экстремальными погодными условиями, заставляет людей предполагать, что оно ухудшает все экстремальные погодные условия», - сказал климатолог из штата Техас Джон Нильсен-Гаммон (John Nielsen-Gammon). Сейчас он анализирует сильный мороз и снегопад, парализовавшие его штат в феврале. Никакие исследования ещё не пытались напрямую связать какие-либо или все события в Техасе с изменением климата.

Хотя холодный всплеск был на одном уровне с некоторыми из самых ужасных в истории Техаса, катастрофические последствия - около 150 смертей и 20 миллиардов долларов ущерба, согласно перестраховочному брокеру Aon - широко рассматривались как результат действия главного оператора энергосистемы штата ERCOT, оказавшегося неподготовленным к столь драматичным эпизодам в быстрорастущем регионе.

Нильсен-Гаммон обнаружил, что средняя температура по всему штату, взвешенная по численности населения в зоне ERCOT, 15 февраля занимала третье место по величине среди самых низких за всю историю наблюдений, сразу после 12 февраля 1899 года и 23 декабря 1989 года.

В целом, по словам Нильсена-Гаммона, сильные холода в Техасе становятся всё реже, а не чаще.

«Независимо от того, как они измеряются, вспышки появления холодного воздуха снизились по частоте и серьёзности в Техасе и в большинстве мест в средних широтах Северного полушария», - сказал Нильсен-Гаммон.

Он отметил, что по всему Техасу самые холодные значения в каждый зимний месяц росли за последние несколько десятилетий - фактически, в два раза быстрее, чем средняя зимняя температура.

Блэкпорт и Скрин обнаружили почти то же самое для зимы в средних широтах в Северном полушарии. В статье, опубликованной в декабре прошлого года в журнале Nature Climate Change, они обнаружили, что самые холодные показания за зиму в каждой точке повышались более быстрыми темпами, чем средняя зимняя температура в каждой точке.

Оставайтесь в курсе

Ведущие участники этой десятилетней дискуссии соглашаются в одном: дело ещё не решено. «Достигнут большой прогресс, но остается много нерешённых вопросов», - сказал Скрин.

Фрэнсис и её коллеги, включая Вавруса и Джуду Коэна (Judah Cohen), который руководит сезонным прогнозированием в отделе исследований атмосферы и окружающей среды, сейчас работают над статьёй, в которой будут использоваться самоорганизующиеся карты - всё более популярный инструмент для выявления связей, которые в противном случае могли бы остаться незамеченными.

Между тем, исследования Майкла Манна (Michael Mann) из Университета штата Пенсильвания и его коллег показывают, что «застревание» некоторых моделей в летнее время, часто способствующее длительным периодам жары или наводнениям, может быть связано с режимами резонансного струйного течения, вызванными глобальным потеплением, которые приводят к длительному потеплению с устойчивыми, почти неизменными минимумами и максимумами. Как выяснили Манн и его коллеги, последнее поколение моделей глобального климата не могло уловить этот резонанс.

Оперативное исследование, координированное группой World Weather Attribution, пришло к выводу, что волна тепла на северо-западе Тихого океана в конце июня была бы «практически невозможна без изменения климата, вызванного деятельностью человека». Хотя в отчёте непосредственно не анализировалась гипотеза струйного течения, в нем говорилось, что нелинейные взаимодействия, не учитываемые климатическими моделями, могли повысить вероятность такого экстремального события. Другая возможность, по их словам, заключается в том, что волна тепла была явлением с чрезвычайно низкой вероятностью, которое стало более вероятным из-за общего повышения температуры - «статистического эквивалента действительно невезения, хотя и усугубляемого изменением климата».

Поскольку в экстремальных климатических условиях (лето и зима) работают разные причинно-следственные физические связи, Манн не уверен, могут ли одни и те же проблемы моделирования иметь место и с зимними явлениями, «но мой инстинкт подсказывает, что они вполне могут быть такими».

В целом, Манн написал в электронном письме: «Я думаю, что проблема ещё не решена. И я аплодирую обоим «лагерям» за то, что они продолжают изучать наилучшие доступные данные и модели, чтобы разобраться в этом. В конце концов, эта работа приведет к научному консенсусу. Это непросто, но именно так работает механизм науки, и именно так мы продвигаемся к лучшему физическому пониманию мира».

Ссылка: https://www.washingtonpost.com/weather/2021/07/31/arctic-climate-change-jetstream-winter/