Глобальне потепління збільшує кількість опадів у морі Уедделла, змінюється картина обмерзання, глибоководні течії сповільнюються.
Глибоко під поверхнею океану глибинні течії виступають як конвеєрні стрічки, що переносять тепло, вуглець, кисень і поживні речовини по всьому світу.
Нове дослідження Ірини Марінов з університету Пенсільванії і Раффаеле Бернарделле і його колег з університету Макгілла виявило, що недавні зміни клімату можуть уповільнити одну з цих конвеєрних стрічок з потенційно серйозними наслідками для майбутнього клімату планети.
"Наші спостереження показують нам, що змінюється сила течій у цих глибоких водах поблизу Антарктиди, - каже Марінов. Це викликає тривогу, тому що, якщо це так, ми, ймовірно, побачимо зменшення поглинання антропогенних тепла і вуглекислого газу океаном, що прискорить подальшу зміну клімату ".
Океанографи помітили, що антарктичні придонні води, масивний потік холодної, солоної і щільної води, яка тече в 2000 метрів нижче поверхні океану від Антарктичного узбережжя в бік екватора, скорочується в останні десятиліття. Це є причиною для занепокоєння, оскільки вчені вважають, що Південний Океан поглинає близько 60% антропогенної теплової енергії, виробленої на Землі і від 40 до 50 відсотків антропогенного вуглекислого газу.
«Процеси, що відбуваються в Південному Океані стають дуже, дуже важливими у формуванні клімату», - говорить Маринов.
Спільно з колегами, Маринов використовує моделі, що дозволяють визначити, чи є скорочення антарктичних донних течій наслідком впливу людства на навколишнє середовище.
Вони розглянули незвичайне явище, яке виявилося при вивченні супутникових знімків, зроблених у період між 1974 і 1976 роком. Було виявлено великі вільні від льоду області в Морі Уедделла. Полині, ділянки, вільні від льоду, утворюються, коли теплі води Північно-Атлантичного походження піднімаються вгору в напрямку поверхні Південного Океану. У процесі сепарації, соляний розчин, отриманий в процесі утворення морського льоду утворює резервуар холодної, солоної води на поверхні Моря Уедделла. У динамічному процесі щільна вода з поверхні змішується з теплою водою з глибин, цей процес називається конвекцією.
Полині не спостерігалися в Морі Уедделла після 1976 року, провідні дослідники вважають, що вони - і, отже, вертикальна конвекція в океані - були рідкісною подією.
У новому дослідженні передбачається, що полині, були більш поширені в доіндустріальну епоху, перед початком антропогенної зміни клімату.
Причиною називається те, що зміна клімату призвела до збільшення опадів навколо Антарктиди, що призводить до підвищення рівня прісної води на поверхні. Прісна вода легше солоною, не може опуститися через шари океанської солоної води, що зменшує процес конвекції в Південному Океані.
«Це важливо, тому що той процес глибокої конвекції, що відбувається при утворенні полину, робить великий внесок у формуванні антарктичних глибинних течій, які живлять інший океан», - зазначила Маринов.
Розглядаючи дані з 20 000 точок, дослідники показали, що поверхня Південного Океану змінилася протягом останніх 60 років. Вони також виявили, що вертикальний градієнт солоності і щільності збільшився в Південному Океані, що дозволило припустити, що змішування вод стало менш інтенсивним.
Використовуючи кліматичну модель останнього покоління, що враховує зміну 36 тонко налаштовуваних параметрів, що імітують вплив різних факторів, вони виявили, що така подія, як утворення полину, подібної до тієї, що ми бачимо на знімках 1970-х, була набагато частішою в доіндустріальних умовах, перед антропогенною зміною клімату.
«Ми бачимо, що конвективні процеси сповільнюються», - говорить Маринов.
Сім моделей показують, що збільшення обсягу прісної води в Південному Океані може зупинити конвекцію цілком до 2030 року, і більшість моделей показують сильні зменшення конвекції протягом XXI століття, що призведе до уповільнення швидкості донних течій в Антарктиці.
Це вплине на сучасний і майбутній клімат, стверджують дослідники. Відсутність полину в останні десятиліття може означати, що тепло, залишаючись в глибині океану, можливо, викликає «перерву» в глобальному потеплінні атмосфери і зростання Антарктичного морського льоду, що спостерігалося в останні роки.
Але в цілому, як стверджує Маринов, уповільнення процесу, що проявляється в появі полину, швидше за все, викличе подальше потепління, так як уповільнення конвективних процесів зменшить поглинання з атмосфери антропогенного вуглецю і тепла.
У статті, опублікованій цього місяця в Journal of Climate, Бернарделло, Маринов і їхні колеги вивчають, як природна здатність океану утримувати вуглець впливає на міру потепління клімату.
В океані міститься приблизно в 50 разів більше вуглецю, ніж в атмосфері, що робить його надзвичайно важливим гравцем в області регулювання зміни клімату.
Ця здатність, Маринов зазначив, минає в основному через крихітні організми, звані фітопланктоном, які живуть у верхніх шарах води. «Вони мікроскопічні, ми їх не бачимо, але вони могутні», - нагадує Маринов. «Вони виробляють 50% фотосинтезу на планеті».
Команда вчених розглянула, як вітер, температура і солоність води може змінюватися протягом XXI століття, і як ці явища впливають на природну здатність океану накопичувати вуглець. Отримані дані свідчать про те, що навіть в умовах, коли накопичення вуглецю в океані збільшується через збільшення активності фітопланктону в теплій воді, цього ефекту не достатньо, щоб переважити той факт, що океан не буде в змозі утримати стільки вуглекислого газу, скільки утримує зараз.
«Гази більш розчинні в холодних рідинах, - говорить Марінов. - Ми вважаємо, що океан виділить частину свого вуглецю, частково тому, що ефект потепління настільки сильний».
Майбутнє досліджень в області глобального клімату - це синтез біології, фізики та хімії, вважають вчені.