Океан вокруг Антарктиды стремительно становится солонее, в то время как морской лёд отступает рекордными темпами. С 2015 года замёрзший континент потерял морской лёд, аналогичный по размеру Гренландии. Этот лёд не вернулся, что свидетельствует о крупнейших глобальных экологических изменениях за последнее десятилетие.
Это открытие застало нас врасплох — обычно таяние льда делает океан более пресным. Но новые спутниковые данные показывают обратное, и это серьёзная проблема. Более солёная вода на поверхности океана ведёт себя иначе, чем пресная, — она притягивает тепло из глубокого океана и затрудняет восстановление морского льда.
Потеря антарктического морского льда имеет глобальные последствия. Меньшее количество морского льда означает сокращение среды обитания для пингвинов и других видов, обитающих во льдах. Повышение температуры океана приводит к увеличению количества и интенсивности штормов и ускорению глобального потепления. Это вызывает волны тепла на суше и таяние ещё большего количества антарктического ледяного покрова, что приводит к повышению уровня моря во всём мире.
Наше новое исследование показало, что Южный океан меняется, но не так, как мы ожидали. Возможно, мы перешли точку невозврата и вступили в новое состояние, характеризующееся постоянным сокращением морского льда, поддерживаемым недавно обнаруженной обратной связью.
Мониторинг Южного океана — непростая задача. Это одно из самых удалённых и штормовых мест на Земле, которое несколько месяцев в году покрыто тьмой. Благодаря новым спутникам Европейского космического агентства и подводным роботам, которые измеряют температуру и солёность, мы можем наблюдать за происходящим в режиме реального времени.
Наша команда из Университета Саутгемптона работала с коллегами из Барселонского экспертного центра и Европейского космического агентства над разработкой новых алгоритмов для отслеживания состояния поверхности океана в полярных регионах со спутников. Объединив спутниковые наблюдения с данными подводных роботов, мы создали 15-летнюю картину изменений солёности океана, температуры и морского льда.
То, что мы обнаружили, было поразительным. Примерно с 2015 года поверхностная солёность в Южном океане начала резко повышаться — как раз в то время, когда площадь морского льда начала стремительно сокращаться. Этот поворот событий был совершенно неожиданным. Десятилетиями поверхность становилась преснее и холоднее, что способствовало расширению морского льда.
Чтобы понять, почему это важно, полезно представить себе Южный океан как серию слоёв. Обычно холодная пресная поверхностная вода находится поверх более тёплой и солёной воды глубоко внизу. Это стратификация (как называют это учёные) удерживает тепло в океанских глубинах, сохраняя поверхностные воды прохладными и способствуя образованию морского льда.
Более солёная вода плотнее и тяжелее. Поэтому, когда поверхностные воды становятся солонее, они легче опускаются, перемешивая слои океана и позволяя теплу из глубин подниматься. Этот восходящий тепловой поток может растопить морской лёд снизу даже зимой, затрудняя его повторное образование. Такая вертикальная циркуляция также притягивает больше соли из более глубоких слоёв, усиливая цикл.
Создаётся мощная обратная связь: больше солёности приносит больше тепла на поверхность, что приводит к таянию большего количества льда, что, в свою очередь, позволяет поглощать больше солнечного тепла.
Потеря антарктического морского льда — планетарная проблема. Морской лёд действует как гигантское зеркало, отражающее солнечный свет обратно в космос. Без него больше энергии остаётся в системе Земли, ускоряя глобальное потепление, усиливая штормы и вызывая повышение уровня моря в прибрежных городах по всему миру.
Дикая природа также страдает. Императорские пингвины полагаются на морской лёд для размножения и выращивания птенцов. Крошечные крилли — ракообразные, похожие на креветок, которые составляют основу антарктической пищевой цепи, питаясь водорослями, растущими подо льдом. Без этого льда целые экосистемы начинают разрушаться.
Происходящее на Южном полюсе влияет на погодные системы, океанические течения и жизнь на суше и на море.
Антарктида больше не является стабильным замёрзшим континентом, каким мы её считали. Она меняется быстро, и эти изменения не были предусмотрены текущими климатическими моделями. До недавнего времени эти модели предполагали, что в теплеющем мире увеличится количество осадков и таяние льда, что приведёт к опреснению поверхностных вод и сохранению антарктического морского льда относительно стабильным. Но это предположение больше не актуально.
Наши выводы показывают, что солёность поверхностной воды растёт, структура слоёв океана разрушается, а морской лёд сокращается быстрее, чем ожидалось. Если мы не обновим наши научные модели, мы рискуем оказаться застигнутыми врасплох изменениями, к которым могли бы подготовиться.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы учёные могли пересмотреть свои представления об антарктической системе. Текущее сокращение морского льда может быть необратимым.