Изменение климата: дело о пропавшем тепле

Вот уже шестнадцать лет продолжается загадочная пауза в глобальном потеплении, и учёным только сейчас удалось собрать воедино основные части головоломки.

В конце 1997 года в мировой климатической системе возникла тенденция, до поры до времени остававшаяся незамеченной не только обывателем, но и специалистами: началось небольшое ослабление тропических пассатов, дующих в Тихом океане. Обычно они подталкивают нагретую солнцем воду в сторону Индонезии, а теперь она стала уходить обратно к Южной Америке. Начался Эль-Ниньо, в 1998 году среднемировая температура достигла исторического максимума, а потом глобальное потепление как будто остановилось.

На протяжении нескольких лет учёные считали эту паузу всего лишь шумом, то есть следствием естественной вариативности состояния атмосферы, океанов и биосферы. Но шли годы, а пауза сохранялась, и ряды сторонников гипотезы глобального потепления заколебались. Было совершенно непонятно, почему, вопреки прогнозам климатических моделей и растущим выбросам парниковых газов, среднемировая температура с 1998 года растёт очень медленно. Скептики сразу же ухватились за этот подарок небес, а учёные продолжали искать объяснение происходящему. Очевидно, какая-то важная часть климатической системы не учитывалась моделями.

Только сейчас, на шестнадцатом году климатической аномалии, сложилась более или менее определённая картина. Виноваты не солнце, не вулканы и даже не загрязнение воздуха китайской промышленностью, а процессы, протекающие в океанах. Сегодня самым вероятным подозреваемым считается Эль-Ниньо 1997–1998 годах, в ходе которого огромное количество тепла было передано океанами атмосфере, и океаны охладели настолько, что замаскировали глобальное потепление, которое на самом деле никуда не делось. Рано или поздно, подчёркивает один из сторонников этой гипотезы Кевин Тренберт из Национального центра исследований атмосферы США (NCAR), мы снова увидим рост температуры.

Бросается в глаза резкий контраст между паузой и быстрым потеплением двух предшествующих десятилетий. Климатическое моделирование, проведённое для нового доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата, показывало, что с 1998 по 2012 год средняя скорость потепления должна была достигать 0,21 °C в десять лет. В действительности она составила 0,04 °C, по данным Метеорологического бюро Великобритании и отделения климатических исследований Университета Восточной Англии.

Проще всего объяснить эту странность естественной изменчивостью. Нас не удивляет, что вчера за окном было тепло, а сегодня — холодно. Точно такие же взлёты и падения мировая температура переживает год от года и даже в масштабах десятилетий. Разумеется, глобальное потепление не обязано быть равномерным и прямолинейным.

Но как ни настраивали модели, они не смогли воспроизвести наблюдаемые показатели для указанного периода. Скептики (и даже некоторые учёные) пришли к выводу, что модели переоценивают влияние парниковых газов — а следовательно, будущее не так страшно, как его малюют. В то же время многие специалисты предостерегали коллег от того, чтобы выносить вердикт, основываясь на происходящем в сравнительно небольших временных масштабах. «Судить о мировом климате следует по результатам как минимум 50–100 лет», — подчёркивает Сьюзан Соломон из Массачусетского технологического института (США).

Оставалось только выяснить, почему происходит то, что происходит. «Шум не может длиться столько лет», — поясняет Габриэль Векки из Геофизической газодинамической лаборатории американского Национального управления океанических и атмосферных исследований.

Учёные сфокусировались на трёх возможных факторах: солнце, атмосферных аэрозольных частицах и океанах. Разобраться с солнцем проще всего. Выход солнечной энергии варьируется в соответствии с 11-летним циклом. На пороге нового тысячелетия Солнце вошло в период продолжительного затишья, а теперь светило приближается к своему максимуму, и это, по прогнозам, будет самый слабый максимум за сто лет. Кажется логичным объяснить таким образом и паузу, и несостоятельность климатических моделей, которые, конечно же, не могли предсказать, что Земля будет получать меньше солнечной энергии.

Что касается стратосферных аэрозольных частиц, то свой вклад в остановку потепления могли внести вулканы и бурно развивающаяся китайская промышленность. Возможно, сыграло роль совпадение двух факторов...

Однако исследования показали, что и тот и другой оказали незначительное влияние на температуру. Г-н Тренберт, например, проанализировал спутниковые данные о количестве входящей и выходящей энергии и пришёл к выводу, что аэрозоли и солнечная активность объясняют лишь 20% паузы. Неужели за всё остальное несут ответственность океаны?

Перед наступлением паузы экваториальная часть Тихого океана нагрелась необычайно сильно в период Эль-Ниньо 1997–1998 годов. По планете прокатилась волна экстремальных погодных явлений, от наводнений в Чили и Калифорнии до засухи и лесных пожаров в Мексике и Индонезии. Эль-Ниньо закончился так же внезапно, как и начался, и уже в конце 1998 года на востоке экваториальной части Тихого океана похолодало — пришла Ла-Нинья, которая оказалась на удивление стойкой и держится по сей день.

По-видимому, дело именно в этой тихоокеанской декадной осцилляции (ТДО) — циклическом изменении температуры вод Тихого океана в течение 15–30 лет. Тёплая фаза осцилляции называется Эль-Ниньо: в течение пары десятилетий восточные и центральные регионы Тихого океана передают своё тепло атмосфере. Затем наступает противоположная фаза — Ла-Нинья, характеризующаяся поднятием холодных глубинных вод в районе экватора и охлаждением всей планеты. И только недавно стало понятно, как эти перемены вписываются в общую картину циркуляции Мирового океана и тенденций мировой температуры.

В 2011 году группа исследователей из NCAR во главе с Джеральдом Милом отчиталась о том, что введение данных о ТДО в климатические модели позволило воспроизвести паузу в глобальном потеплении. Как показало другое исследование, дело в том, что после 1998 года океаны стали поглощать тепло из атмосферы активнее, чем раньше. Следовательно, в тёплую фазу ТДО ускоряет глобальное потепление.

Важное открытие совершили в прошлом году Шанпин Се и Ю Косака из Института океанографии им. Скриппса (США), которые ввели в модель данные последних десятилетий о температуре поверхности воды на востоке Тихого океана и посмотрели, что произойдёт с остальной планетой. В результате удалось воспроизвести не только паузу, но и сезонные и региональные тенденции, в том числе более жаркое лето и суровые зимы в некоторых областях Северного полушария.

Теперь надо было выяснить причину охлаждения тропических вод. За эту задачу взялись г-н Тренберт и Джон Фасулло из NCAR, которые рассказали, как тропические пассаты уносят тёплые воды в западном направлении и в конечном итоге заставляют их погружаться в глубину, одновременно поощряя поднятие холодных вод на востоке экваториального региона. В крайних случаях (именно это и произошло в 1998 году) результатом становится переход ТДО в холодную фазу. Анализ исторических данных подтвердил гипотезу: Ла-Нинья совпала с похолоданием после Второй мировой войны, а Эль-Ниньо — с быстрым потеплением 1976–1998 годов.

На сегодня это самая обоснованная гипотеза. Есть и другие, и все они скоро подвергнутся самой тщательной проверке самой природой. Сейчас сильные пассаты гонят ещё больше тёплой воды на запад к Индонезии (ноябрьский тайфун «Хайян» — результат именно этого явления), снижая уровень моря на востоке Тихого океана. Рано или поздно начнётся обратный процесс: в какой-то момент в западной части океана скопится столько воды, что она сама собой хлынет обратно. Если учёные не ошибаются, после этого мировая температура вновь поползёт вверх.

Подготовлено по материалам Nature News.