Ледяной щит Антарктиды рухнул после того, как ветры нарушили слои океана

В 2015 году после десятилетий относительной стабильности морской лёд вокруг Антарктиды начал стремительно исчезать. В феврале 2023 года площадь льда достигла рекордного минимума. В июле того же года континент лишился ледяного массива, площадь которого превышала Западную Европу. С тех пор восстановления не произошло. В 2024 году зафиксирован ещё один почти рекордный минимум, а в 2025 и начале 2026 года показатели оставались ниже средних значений за период с 1981 по 2010 год.

Исследование, опубликованное 8 мая в журнале Science Advances, объясняет, что произошло. Причина — сильные ветры, которые нарушили естественные слои Южного океана.

Адитья Нараянан из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии и его коллеги использовали модель, сочетающую реальные спутниковые данные и численное моделирование климата. В период с 2013 по 2015 год в модели, как и в реальности, площадь морского льда расширялась. Поверхность океана была холодной и относительно пресной. Но глубоко под поверхностью поднимался тёплый солёный слой, который постепенно размывал зимний водный слой — мощную полосу ледяной воды, которая до недавнего времени служила барьером, защищавшим поверхностные воды от более тёплых слоёв снизу.

Исследователи обнаружили, что этот зимний слой истончается с 2005 года. Причина — западные ветры, дующие вокруг Антарктиды с востока на запад. Они усилились из-за озоновой дыры над континентом. Озоновая дыра укрепила антарктический полярный вихрь, который, в свою очередь, усилил западные ветры.

Когда ветры усиливаются, они сдвигают поверхностные воды на север. Вода снизу поднимается, чтобы занять их место. Этот процесс разворачивается очень медленно. В 2000-х и начале 2010-х годов непосредственным ответом Южного океана на усиление ветров было увеличение площади морского льда. Холодная пресная вода распространялась дальше вдоль краёв замёрзшего континента. Но это была лишь немедленная реакция.

Учёные знали об этой закономерности из литературы: усиление ветров даёт два разных отклика океана на разных временных масштабах. Немедленный отклик — рост ледяного покрова. Но если такое продолжается годы или десятилетия, запускается медленный отклик. Тепло, запертое в глубине океана, начинает подниматься вверх.

В 2015 году западные ветры стали ещё сильнее. Озоновая дыра к тому времени сокращалась, но атмосфера нагревалась из-за выбросов парниковых газов человеком, что давало тот же эффект усиления ветров. Модель показала: тёплая солёная вода прорвалась сквозь зимний водный слой и достигла поверхности. Сильные ветры перемешали воду. Инициатором потери морского льда стало это тепло, поднимающееся снизу.

Соль ослабила естественные слои океана. После первоначального прорыва в 2015 году всё больше тепла и соли могло мигрировать вверх. Этот механизм обратной связи ускорил таяние льда, особенно в Восточной Антарктиде.

К 2018 году площадь льда сократилась настолько, что процесс пошёл самоподдерживающимся циклом. Потеря льда уменьшила количество солнечного света, отражаемого белой поверхностью обратно в космос, и увеличила количество тепла, поглощаемого океаном. Это задерживало рост нового льда каждую последующую осень. Океан должен был сначала передать избыточное тепло атмосфере, прежде чем смог произвести лёд. Чем позже в году формируется лёд, тем меньше его площадь и тем больше тепла поглощает океан.

Морской лёд — источник пресной воды, когда он тает летом. Раньше это помогало поддерживать поверхность океана холодной и относительно пресной. Но чем меньше льда вырастает осенью и зимой, тем меньше пресной воды доступно для поддержания естественных слоёв океана. Более солёный верхний слой океана сохраняет вертикальное перемешивание, не давая слоям восстанавливаться.

Это и привело к рекордному минимуму 2023 года. Если человечество продолжит выбрасывать парниковые газы в атмосферу, у Антарктиды мало надежды на восстановление. Выбросы усиливают западные ветры и нагревают атмосферу.

Однако неопределённость остаётся. Изменение климата должно увеличить количество осадков над Южным океаном, что может противодействовать влиянию ветров на морской лёд. Более сильное таяние антарктических ледников и ледяных щитов также может восстановить слои океана. Поэтому неясно, достигла ли Антарктида точки невозврата. Но прямо сейчас замёрзший континент полностью вышел из равновесия и ведёт себя как новая система.

Южный океан поглотил около 75 процентов избыточного тепла в атмосфере за последние 50 лет. Морской лёд играет ключевую роль в этом хранении. Когда лёд формируется, он выделяет соль, которая создаёт плотные течения, текущие на север и уносящие тепло и углерод в глубины океана. Когда лёд сокращается, соль становится менее концентрированной, вода перестаёт погружаться на глубину, и способность океана хранить тепло и углерод снижается.

Внезапный переход от высокой площади морского льда в 2000-х и начале 2010-х годов к рекордно низкой в середине 2020-х исследователи назвали одним из крупнейших климатических сдвигов в современной истории Земли.

Вопрос, который остаётся без ответа: если Антарктида уже ведёт себя как «новая система», то сколько времени потребуется, чтобы изменения стали необратимыми? И что произойдёт с глобальным климатом, когда Южный океан потеряет способность закачивать тепло и углерод на глубину — туда, где они не нагревают атмосферу?