Спутниковые наблюдения зафиксировали заметное сокращение площади морского льда в Антарктике начиная с 2014 года, причём особенно резкие потери произошли в последние годы. Возможность восстановления морского льда в Антарктике зависит не только от объёма выбросов углекислого газа, но и от слоистости Южного океана, согласно новому исследованию, опубликованному в Geophysical Research Letters.
Сюйру Ли из Океанского университета Китая и его коллеги выяснили, что начальная толщина и стабильность слоёв океана (как сильно более лёгкая и холодная поверхностная вода лежит поверх более тёплой, солёной и плотной воды) является ключевым фактором, определяющим возможность обращения вспять потерь морского льда при различных сценариях выбросов углерода в будущем.
Если стратификация океана сильная, поверхностные (выше 300 м) и более глубокие (ниже 700 м) слои остаются более изолированными, сохраняя тепло у поверхности, что может препятствовать образованию льда или даже растапливать лёд снизу.
Этапы исследования
Учёные провели эксперименты с климатическими моделями, используя проект сравнения связанных моделей фазы 6, приближая будущие сценарии стабилизации и сокращения выбросов углекислого газа, начиная с различных начальных состояний стратификации океана вокруг Антарктиды.
Они сравнили, что происходит, если Южный океан уже сильно стратифицирован, по сравнению с менее стратифицированным состоянием, если выбросы углекислого газа начнут стабилизироваться или сокращаться в будущем. Цель состояла в том, чтобы проверить, при каких условиях снижение морского льда в Антарктике обратимо — или система может пересечь пороги, за которыми восстановление становится трудным или очень медленным.
Они обнаружили, что чем сильнее начальная стратификация при повышенных уровнях углекислого газа в атмосфере, тем больше тепла сохраняется в поверхностном слое открытого океана, а не перемешивается вниз, что приводит к ускоренному таянию морского льда. Это таяние дополнительно усиливало стратификацию океана, приводя к дополнительным потерям морского льда и создавая положительную обратную связь даже при сокращении выбросов углекислого газа.
Результаты моделирования
В модели к 2129 году, несмотря на восстановление концентрации углекислого газа до уровня доиндустриального периода, площадь морского льда оставалась на 1,4 миллиона км² ниже своего доиндустриального состояния, сократившись ещё на 0,2 миллиона км² к 2189 году. Это говорит о том, что изменения в морском льде Антарктики отстают от воздействия углекислого газа, и океан продолжает поглощать тепло, вызванное парниковыми газами, в течение значительного времени.
И наоборот, более слабая начальная стратификация способствовала восстановлению морского льда при различных сценариях сокращения выбросов. Это связано с тем, что исследователи обнаружили, что тепло сохранялось на большей глубине или перемешивалось вниз, что приводило к охлаждению поверхности и способствовало образованию льда или, по крайней мере, препятствовало таянию.
Выводы
Судьба морского льда в Антарктике влияет на глобальный климат, циркуляцию океана, экосистемы и уровень моря. Поэтому для улучшения прогнозов исследователи призывают к более точным наблюдениям за стратификацией, включая более детальные измерения температуры и солёности под поверхностью океана вокруг Антарктиды, а также к лучшему мониторингу потоков талой воды, ветров и взаимодействий между океаном и атмосферой.
В конечном счёте команда говорит, что обратимость потерь морского льда возможна, но, вероятно, только при сценариях, когда значительное сокращение выбросов углекислого газа произойдёт раньше, а не позже, и когда стратификация будет сдерживать более тёплые поверхностные и более холодные глубинные воды.