Участок Атлантического океана к югу от Гренландии охлаждается, в то время как большая часть мира нагревается. Происхождение этого «холодного пятна» связывают со слабеющими океанскими течениями, которые помогают регулировать глобальный климат, — так называемой Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией (AMOC). Группа учёных под руководством университета штата Пенсильвания выяснила, что ослабление AMOC влияет не только на океан, но и на атмосферу, и что эти два фактора могут в равной мере способствовать холодной аномалии.
Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Science Advances.
«В прошлом веке большая часть планеты нагревалась, в то время как субполярная Северная Атлантика упорно охлаждалась», — сказал Пэнфэй Чжан, доцент кафедры метеорологии и атмосферных наук в университете штата Пенсильвания и соавтор исследования. «Наши выводы помогают объяснить, почему существует так называемое холодное пятно, и проливают свет на то, как будущие изменения океанских течений могут отразиться на климатической системе».
Предыдущие исследования холодного пятна были сосредоточены на океанских течениях, которые приносят тёплую воду в Северную Атлантику. Но охлаждение океана также приводит к более прохладной и сухой атмосфере, что может усилить холодную аномалию, говорят учёные.
«Мы проанализировали современные климатические модели, чтобы количественно оценить два пути, по которым AMOC способствует образованию холодного пятна», — сказал Ифэй Фань, аспирант университета штата Пенсильвания и ведущий автор исследования. «И мы обнаружили, что вклад атмосферы сопоставим с вкладом самого океанского транспорта, чего раньше не находили».
Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) приносит тёплую солёную воду из тропиков в Северную Атлантику, где вода становится холоднее, плотнее и опускается. В движении, похожем на океанскую конвейерную ленту, более холодная глубокая вода движется на юг, а тёплая тропическая поверхностная вода — на север, говорят учёные.
Но избыток пресной воды из-за таяния ледяного щита Гренландии, попадающий в океан, разбавляет солёную океанскую воду, делая её менее плотной и менее способной опускаться, что угрожает ослаблением конвейерной ленты.
«Существует традиционное представление, что по мере ослабления этой крупномасштабной циркуляции перенос тепла океаном будет снижен, и более высокие широты в северной Арктике будут охлаждаться», — сказал Фань. «Но мы обнаружили, что это не единственный способ, которым AMOC может влиять. Другой потенциальный вклад — это то, как холодное пятно влияет на атмосферу, особенно на связь между атмосферой и океаном».
Более прохладная температура поверхности океана может снизить испарение и влажность в атмосфере. Это означает, например, что будет меньше водяного пара — парникового газа, который задерживает тепло, исходящее от поверхности Земли.
«Сокращение парникового эффекта, проще говоря, будет отражаться на поверхности и усиливать уже существующую холодную аномалию», — сказал Фань. «И в более долгосрочной перспективе эта обратная связь может сделать холодное пятно более устойчивым».
Исследователи проанализировали симуляции нескольких продвинутых глобальных климатических моделей, чтобы изучить физические процессы, связывающие AMOC с холодным пятном. Они использовали диагностический инструмент, называемый частичной температурной разложенческой структурой, который разбивает отдельные влияния на температуру.
Подход определил атмосферную обратную связь как более важную, чем предполагалось ранее, говорят учёные.
«Обычно люди думают о том, почему возникает это холодное пятно, и их вполне естественная, интуитивная мысль — искать океанический вклад», — сказала Лайфанг Ли, доцент кафедры метеорологии и атмосферных наук в университете штата Пенсильвания, соавтор исследования и научный руководитель Фань. «Мы задаёмся вопросом, почему AMOC не может влиять на холодное пятно через другие процессы? И я думаю, что это философская новизна этого исследования».
Учёные считают, что лучшее понимание этого уникального региона с холодным пятном важно из-за его потенциального воздействия на климат.
«Холодное пятно может нарушить атмосферный струйный поток и штормовую активность, поэтому оно имеет значение для экстремальных погодных явлений в Северной Америке и Европе», — сказала Ли, которая также является сотрудником Института вычислительных наук и наук о данных в университете штата Пенсильвания.
Учёные сказали, что их выводы основаны на климатических моделях, которые дают хорошее, но не идеальное представление о реальном мире. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить степень, в которой два пути способствуют образованию холодного пятна.
Предоставлено университетом штата Пенсильвания.