Более медленные течения Атлантического океана вызывают экстремальную зимнюю погоду

Замедление циркуляции океана в результате изменения климата может усилить экстремально холодную погоду в США, говорится в новом исследовании, проведенном в Университете штата Аризона.

Через океаны Земли проходит конвейерная лента воды. Его движение обеспечивается различиями в температуре и солености воды, и от его активности зависят погодные условия во всем мире.

Пара исследователей изучила атлантическую часть этого всемирного конвейера, называемого Атлантической меридиональной перевертывающейся циркуляцией, или АМОЦ, и обнаружила, что зимняя погода в США в значительной степени зависит от этой похожей на конвейер системы. По мере замедления AMOC из-за изменения климата, в США будет наблюдаться более экстремально холодная зимняя погода.

Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, возглавил Цзяньцзюнь Инь, доцент кафедры геонаук Аризонского университета, а соавтором выступил Минг Чжао, ученый-физик из лаборатории геофизической гидродинамики Национального управления океанических и атмосферных исследований.

АМОК работает следующим образом: Теплая вода движется на север в верхней части Атлантического океана и отдает тепло в атмосферу в высоких широтах. По мере охлаждения вода становится более плотной, что заставляет ее опускаться в глубины океана, откуда она течет обратно на юг.

"Эта циркуляция переносит огромное количество тепла на север в океане", - сказал Инь. "Величина составляет порядка 1 петаватта, или от 10 до 15 мощностей ватт. В настоящее время весь мир потребляет около 20 тераватт энергии, или 10 в 12 степени ватт. Таким образом, 1 петаватта достаточно для функционирования примерно 50 цивилизаций".

Но по мере потепления климата растет и поверхность океана. Одновременно с этим происходит таяние Гренландского ледяного щита, который выбрасывает в океан больше пресной воды. Как потепление, так и пресная вода могут уменьшить плотность поверхностных вод и препятствовать их опусканию, замедляя АМОК. Если АМОК замедляется, то замедляется и перенос тепла на север.

Это важно, потому что экватор получает больше энергии от солнца, чем полюса. И атмосфера, и океан работают над переносом энергии из низких широт в высокие. Если океан не может перенести столько тепла на север, то атмосфера должна перенести больше тепла через более экстремальные погодные процессы в средних широтах. Когда атмосфера переносит тепло на север, холодный воздух вытесняется с полюсов и перемещается в более низкие широты, достигая мест вплоть до южной границы США.

"Представьте, что это две автомагистрали, соединяющие два больших города", - говорит Инь. "Если одна из них закрыта, то на другой увеличивается трафик. В атмосфере движение - это ежедневная погода. Поэтому, если перенос тепла через океан замедляется или прекращается, погода становится более экстремальной".

Инь сказал, что исследование было мотивировано экстремально холодной погодой, которая наблюдалась в Техасе в феврале.

"В Хьюстоне дневная температура упала на 40 градусов по Фаренгейту ниже нормы", - сказал Инь. "Это типичный диапазон перепада температур между летом и зимой. Из-за этого Техас стал похож на Арктику". Такая экстремальная зимняя погода несколько раз случалась в США в последние годы, поэтому научное сообщество работает над тем, чтобы понять механизм, стоящий за этими экстремальными событиями".

Кризис в Техасе вызвал широкомасштабные и катастрофические отключения электроэнергии, а Национальное управление океанических и атмосферных исследований подсчитало, что социально-экономический ущерб составил 20 миллиардов долларов. Инь было интересно узнать, какую роль сыграл океан в этом экстремальном погодном явлении.

Инь и Чжао использовали современную глобальную климатическую модель высокого разрешения для измерения влияния АМОК на экстремально холодную погоду в США.

Они запустили модель дважды, сначала рассматривая современный климат с функционирующим AMOC. Затем они скорректировали модель, введя достаточное количество пресной воды в высокоширотные районы Северной Атлантики, чтобы отключить АМОК. Разница показала роль АМОК в экстремально холодной погоде. Они обнаружили, что без АМОК и его переноса тепла на север в США усиливается экстремально холодная зимняя погода.

Согласно последним исследованиям, проведенным в ходе наблюдений, АМОК ослабел за последние десятилетия. Климатические модели предсказывают, что он станет еще слабее в ответ на увеличение содержания парниковых газов в атмосфере.

"Но существует неопределенность относительно величины ослабления, потому что на данный момент мы не знаем точно, насколько растает Гренландский ледяной щит", - сказал Инь. "То, насколько он растает, зависит от выбросов парниковых газов".

Исследователи также не учли в своей модели влияние глобального потепления, вызванного деятельностью человека, но это область, представляющая интерес для будущего, сказал Инь.

"Мы в основном просто отключили AMOC (в модели), чтобы посмотреть на реакцию экстремальной погоды", - сказал он. "Далее мы хотим учесть парниковые газы и посмотреть на совместное влияние замедления AMOC и глобального потепления на экстремально холодную погоду".