В исследовании, опубликованном в журнале Nature, под руководством UNSW учёные выяснили, что рекордная морская тепловая волна в Северной Атлантике в 2023 году была вызвана чрезвычайно слабыми ветрами в сочетании с повышенной солнечной радиацией на фоне продолжающегося изменения климата.
От Гренландии до Сахары и Америки: воды Северной Атлантики летом 2023 года нагрелись беспрецедентными темпами.
«Интенсивность потепления за одно лето была эквивалентна потеплению за два десятилетия для Северной Атлантики», — говорит ведущий автор исследования профессор Мэттью Инглэнд из UNSW Сидней.
«Хотя такие экстремальные температурные явления обычно носят временный характер, мы можем ожидать, что они станут более частыми в будущем».
По иронии судьбы, в то время профессор Инглэнд исследовал регион похолодания в Северной Атлантике. Это так называемое «холодное пятно» к юго-востоку от Гренландии — одно из наиболее необычных последствий глобального потепления.
Это признак замедления Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC) — сценария, ставшего известным благодаря голливудскому фильму «День после завтра».
Эти воды охлаждались в течение последних 50–100 лет, поэтому, когда профессор Инглэнд и его команда увидели резкое повышение температуры воды в регионе, они поняли, что наблюдают нечто необычное.
«Мы даже задавались вопросом, не возвращается ли циркуляция временно, но скорость потепления была слишком высокой для этого», — говорит профессор Инглэнд.
Как это работает
Океан можно представить как два слоя: верхний, который напрямую подвержен воздействию солнечной радиации, и более прохладный глубокий океан. С увеличением солнечной активности весной и летом верхний слой океана постепенно нагревается.
Соавтор исследования, доцент Алекс Сен Гупта, также из UNSW, говорит, что скорость потепления зависит от толщины верхнего слоя океана.
«Тонкий слой будет нагреваться быстрее, подобно тому как кастрюля с меньшим количеством воды на плите нагревается быстрее, чем кастрюля с большим количеством», — говорит доцент Сен Гупта.
Он объясняет, что толщина слоя летом определяется ветрами, которые перемешивают поверхностные воды и распределяют тепло по всему слою.
В июне и июле 2023 года ветры в Северной Атлантике были слабее, чем когда-либо ранее, «поэтому верхний слой океана был тоньше, чем когда-либо ранее», — говорит доцент Сен Гупта.
В некоторых районах его глубина составляла всего 10 метров по сравнению с обычными 20–40 метрами, согласно расчётам соавтора исследования доктора Чжи Ли, также из UNSW, который руководил анализом океанических наблюдений для исследования.
«Это означало, что солнце нагревало поверхность океана быстрее, чем обычно, что и привело к рекордным температурам», — говорит доктор Ли.
Он отмечает, что временное истончение, вызванное более слабыми, чем в среднем, ветрами, также усиливалось глобальным потеплением. Долгосрочное потепление приводит к тому, что поверхностный слой океана становится менее плотным, что подавляет способность ветров перемешивать верхний слой океана.
«Таким образом, мы также имели дело с долгосрочным истончением верхнего слоя», — говорит доктор Ли.
Возможно, существовал и другой неожиданный локальный фактор. В 2020 году были введены новые международные правила для снижения загрязнения серой, выбрасываемой судами. Целью было улучшение качества воздуха в районах с интенсивным судоходством.
Однако более ясное небо может иметь непредвиденные последствия: меньшее количество аэрозольного загрязнения означает меньше «семян» для облаков. Меньшее количество облаков означает, что больше солнечного света достигает поверхности моря — особенно в Северной Атлантике, которая является районом интенсивного судоходства.
Однако профессор Инглэнд говорит, что этот эффект был второстепенным, способствуя лишь локальному усилению потепления. По его словам, основная причина всё ещё связана с отсутствием ветра.
«Сокращение выбросов сульфатов полезно для снижения загрязнения воздуха, — говорит он. — Хотя это имеет неприятный побочный эффект, позволяя дополнительно нагревать поверхность океана, поскольку меньше солнечного света отражается обратно в космос».
Сочетание слабых ветров, уменьшения глубины перемешанного слоя и более ясного, чем обычно, неба привело к тому, что быстрое потепление приобрело характер полномасштабной морской тепловой волны.
И по мере того как нагретые воды излучали тепло обратно в атмосферу, это вызвало ряд последствий на суше.
Последствия для окружающей среды и общества
Пока на море разворачивался тихий кризис, воздушные массы, проходящие над океаном, поглощали тепло, чтобы выжечь города по всей Европе. Смертоносные волны жары более 40 градусов Цельсия в Германии, Франции и Италии побили температурные рекорды, в то время как проливные дожди опустошили часть Испании и Восточной Европы.
Под водой коралловые рифы Карибского моря обесцвечивались под воздействием сильного теплового стресса. Ураганы, которые случаются только летом и подпитываются теплом океана, усилились до масштабов катастроф. В тот сезон ураган Идалия обрушился на Флориду, вызвав восемь смертей и ущерб на сумму 3,6 миллиарда долларов США.
«Это был не просто небольшой участок тёплой воды у одного побережья», — говорит профессор Стефан Рамсторфф из Потсдамского института исследований воздействия климата (PIK), другой соавтор исследования.
«Это была вся Северная Атлантика, с последствиями для погодных систем, жизни людей, морских экосистем и общества».
По словам профессора Инглэнда, по мере того как изменение климата продолжает истончать поверхностный слой океана, тепло от солнца будет продолжать концентрироваться и нагревать его быстрее.
«Это означает, что морские тепловые волны в Северной Атлантике в будущем будут только усиливаться, что приведёт к чрезвычайно дорогостоящим последствиям для экосистем и общества», — говорит он.
«Серьёзные морские тепловые волны часто длятся всего несколько недель или месяцев, но эта волна в Северной Атлантике оставила наследие, которое сохранялось более года», — говорит он.
«К сожалению, частота и интенсивность морских тепловых волн будет только увеличиваться в ближайшие десятилетия и далее. Единственный способ остановить эту тенденцию — постепенно отказаться от использования ископаемого топлива. Чистая нулевая отметка должна быть достигнута как можно скорее».
Предоставлено Университетом Нового Южного Уэльса.