Исследования показывают, что таянием ледников можно объяснить недавнее десятилетнее похолодание и распространение морского льда в Южном океане.

Спрятанный в самом низу земного шара, вокруг Антарктиды, Южный океан никогда не был лёгким для изучения. Тамошние тяжёлые условия сделали его недоступным для всех, кроме самых отважных исследователей. Однако для специалистов по моделированию климата поверхностные воды Южного океана представляют собой другую проблему: они ведут себя вопреки прогнозам. «Он холоднее и пресноводнее, чем ожидалось по модельным оценкам», - говорит Крейг Рай (Craig Rye), постдок из группы профессора океанографии Джона Маршалла (John Marshall) в Департаменте наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.

В последние десятилетия, когда планета нагревается, температура поверхности в Южном океане снизилась, что способствует росту количества льда, который кристаллизуется на поверхности каждую зиму. Это не то, чего ожидали климатические модели, и недавнее исследование, принятое в Geophysical Research Letters, пытается распутать это несоответствие. «Эта статья мотивирована рассогласованием между тем, что должно происходить в соответствии с модельными расчётами и тем, что мы наблюдаем», - говорит Рай, ведущий автор статьи, работающий в настоящее время удалённо из Института космических исследований им. Годдарда НАСА (GISS) в Нью-Йорке.

«Это большая загадка для климатического сообщества», - указывает Маршалл, один из соавторов статьи. Примерно 30 моделей климата используются для прогнозирования того, как может выглядеть мир при изменении климата. По словам Маршалла, модельные результаты не соответствуют недавним наблюдениям температуры поверхности в Южном океане, вследствие чего у учёных возникает вопрос, на который Рай, Маршалл и их коллеги собираются ответить: как может охлаждаться Южный океан, когда на остальной части Земли происходит потепление?

Маршалл уже имеет опыт исследования Южного океана и его климатических трендов. В 2016 году Маршалл и Явор Костов (Yavor Kostov) опубликовали статью, в которой рассматриваются два возможных фактора влияния наблюдаемых тенденций в океане: выбросы парниковых газов и западные ветры, усиливающиеся из-за расширения антарктической озоновой дыры и несущие холодную воду на север от континента. Эти причины только частично объяснили похолодание в Южном океане. «Мы закончили эту статью, указывая, что должно быть что-то ещё», - говорит Маршалл.

«Чем-то ещё» может быть талая вода тающих ледников. Рай уже исследовал влияние ледникового таяния в Южном океане, рассматривая его влияние на высоту морской поверхности в своей диссертации в Университете Саутгемптона в Великобритании. «С тех пор меня интересует потенциал таяния ледников, играющего заметную роль в климатических тенденциях в Южном океане», - говорит Рай.

В недавней работе группы используется серия выполненных с глобальной климатической моделью GISS экспериментов по «возмущению», в которых авторы резко вводят фиксированное увеличение талой воды вокруг Антарктиды, а затем фиксируют реакцию модели. Затем исследователи «накладывают» реакцию модели на предыдущее состояние климата, чтобы оценить, как климат должен реагировать на такое воздействие. Результаты сравниваются с данными наблюдений, чтобы определить, отсутствует ли этот фактор. Этот метод называется «Ретроспективный прогноз» (Hindcasting).

Маршалл сравнивает эксперименты с «возмущением» с входом в комнату и обнаружением там неизвестного объекта. «Вы можете осторожно посмотреть, из чего он сделан», - говорит Маршалл. Эксперименты по «возмущению», объясняет он, подобны внесению в модель таких входных данных, как таяние ледников, выбросы парниковых газов и ветер, с целью раскрыть относительную важность этих факторов для наблюдаемых климатических тенденций.

В своём ретроспективном прогнозе авторы оценивают, что случилось бы с доиндустриальным Южным океаном (до антропогенного изменения климата), если бы ежегодно добавлялось до 750 гигатонн талой воды. Это количество в 750 гигатонн талой воды оценивается по наблюдениям плавающих шельфовых ледников и ледяного покрова, лежащего на суше выше уровня моря. Одной гигатонной воды можно заполнить 400 000 олимпийских плавательных бассейнов, а это означает, что 750 гигатонн талой воды эквивалентно разливу воды из 300 миллионов олимпийских плавательных бассейнов в океан каждый год.

Когда такое увеличение таяния ледников было учтено в модели, это привело к охлаждению поверхности моря, снижению солёности и распространению ледового покрова, что согласуется с наблюдаемыми тенденциями в Южном океане в течение последних нескольких десятилетий. Модельные результаты показывают, что талая вода может составлять бо́льшую часть ранее недооценённого охлаждения в Южном океане.

Согласно модельным оценкам, потепление климата может привести к парадоксальному увеличению количества морского льда при росте скорости таяния ледников Антарктиды. По словам Маршалла, статья может разрешить несоответствие между тем, что ожидалось, и тем, что наблюдалось в Южном океане, и ответит на загадку, на которую он и Костов указали в 2016 году. «Отсутствующим процессом может быть таяние ледников».

Исследования, подобные работе Рая и Маршалла, помогают прогнозировать будущее состояние климата Земли и определять решения общества о том, как подготовиться к этому будущему. Задумываясь о климатических тенденциях в Южном океане, они и их коллеги определили ещё один процесс, который должен быть включён в климатические модели. «То, что мы пытались сделать, - обосновать эту модель в исторических данных», - говорит Маршалл. Теперь группа может исследовать отклик модели GISS на сценарий дальнейшего ледникового таяния, чтобы изучить, что может быть в запасе для Южного океана.

Ссылка: http://news.mit.edu/2020/melting-glaciers-cool-southern-ocean-0517