Оледенение из-за глобального потепления: чем грозит планете замедление Гольфстрима

По данным ученых, океаническая циркуляция в северной Атлантике, а вместе с ней и система течений Гольфстрима начала замедляться после периода стабильности, длившегося более 1400 лет. Как выяснилось, началось это не вчера, процесс идет уже более ста лет. А это означает, что он уже давно оказывает влияние на нашу жизнь. Пожалуй, это одна из самых сенсационных новостей в области климата за последнее время. Если процесс продолжится, в северном полушарии может наступить серьезное похолодание, пишет Радио Свобода.

Cистема Гольфстрима – это тот узелок, который связывает много ниточек в климатической системе планеты. Как все дороги ведут в Рим, так и большинство дискуссий о поведении климата рано или поздно сводятся к вопросу об океанической циркуляции в северной Атлантике и важнейшей ее части – Гольфстриме. Авторы климатических моделей предсказывали такой сценарий уже несколько лет назад. К тому же в последнее десятилетие было замечено некоторое снижение в интенсивности североатлантической циркуляции. Но поскольку инструментальные измерения в этой области начались сравнительно недавно – лишь в 2004 году, то отмеченный тренд нельзя было ни с чем соотнести и понять, что нас ожидает дальше.

Естественный цикл или деятельность человека?

Главным является вопрос: представляет ли этот тренд естественные колебания системы или же они являются следствием глобального потепления. Ответ на него крайне важен для человечества, ведь если тренд является естественным и такие колебания существовали и прежде, то можно надеяться, что рано или поздно обратный процесс начнется сам по себе и циркуляция будет ускоряться. Если же он является реакцией на повышение глобальной температуры, то климатическая система может выйти из равновесия. Это повлечет за собой очень неприятные последствия, поскольку изменения интенсивности океанической циркуляции управляют силой и направлением движения штормов, локальным повышением и понижением уровня моря, а также потеплениями и похолоданиями во всем североатлантическом регионе, а через него и на всей остальной планете.

Угольные ТЭЦ в Китае

Авторы нового исследования не могут ответить на этот вопрос со стопроцентной уверенностью, но склоняются к версии, что замедление в североатлантической циркуляции вызвано именно глобальным потеплением. И основания для такого вывода у них есть: они собрали огромный объем фактических данных из самых разных источников со всего североатлантического региона – это и годовые кольца деревьев, и изотопы различных элементов в планктонных и бентосных организмах, и скорость оседания частичек в океане, и многое другое. Все эти данные являются косвенными показателями скорости океанической циркуляции. И они демонстрируют, что приблизительно с 400 года нашей эры до середины XIX века циркуляция была стабильной, а потом начала замедляться. В последние 15 лет это замедление резко усугубилось. При этом, чем быстрее повышалась глобальная температура, тем стремительнее замедлялась атлантическая циркуляция.

Какие это будет иметь последствия для человечества? Ученые уверены, что в целом процесс оказывает заметное влияние на климатическую систему уже сейчас. Климатолог, научный сотрудник Потсдамского института исследования последствий изменений климата Андрей Ганопольский объясняет: “Наиболее непосредственным результатом станет относительное похолодание в Северной Атлантике, которое будет частично (или даже полностью) компенсировать идущее в северо-западной Европе потепление. На первый взгляд это может показаться хорошей новостью, но на самом деле это не совсем так. Во-первых, похолодание будет ощущаться в основном зимой, тогда как летом ослабление атлантической океанической циркуляции приведёт к сокращению осадков. Есть также исследования которые показывают, что значительное ослабление циркуляции может повлиять на морские экосистемы, приведет к сокращениям рыбных уловов, ускорит региональное повышение уровня моря. Кроме того, коллапс циркуляции может оказаться необратимым, то есть в течение длительного времени, даже после того как исчезнут многие другие последствия глобального потепления, циркуляция не восстановится”.

Сергей Гулев, заведующий лабораторией взаимодействия океана и атмосферы Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, добавляет: “Поскольку изменения атлантической океанической циркуляции приводят к изменению потоков на поверхности Атлантики, это безусловно должно повлиять на климат, в первую очередь в Евразии, в частности на перенос тепла и влаги на континент и связанные с этим режимы увлажнения и тепла. А в более отдаленной перспективе последствия могут оказаться куда более серьезными”.

Океанические "моторы" и глобальный конвейер

То, что в обыденной речи называется “Гольфстримом” или “системой течений Гольфстрима” является частью общего потока океанической циркуляции. В разных своих участках этот поток имеет различные названия, а Гольфстримом называют южную часть тепловодного потока, который несет воды из Мексиканского залива до самого Северного Ледовитого океана. Гольфстрим переходит в Северо-Атлантическое течение, и оно, достигнув средних широт, разделяется на две ветви: одна отклоняется на запад и в виде течения Ирмингера достигает Лабрадорского бассейна, а другая продвигается дальше на север в виде Норвежского течения и достигает Норвежско-Гренландского бассейна. Интенсивность этого потока и его скорость напрямую зависят от того, что происходит в Лабрадорском море и в Норвежско-Гренландском бассейне, где находятся его так называемые “моторы”.

“Моторы” работают следующим образом. Воды Гольфстрима, достигая высоких широт, “идут” на глубину и “тянут” за собой течение. Происходит это в полном согласии с законами физики. В тропических широтах эти воды приобретают высокую плотность из-за повышенной солености, так как в тропиках вода интенсивно испаряется, а соль остается и ее концентрация в воде увеличивается. А по мере продвижения на север эти воды остывают, отдавая свое тепло атмосфере, и за счет этого становятся еще плотнее. В конце концов поверхностная вода достигает такой высокой плотности, что теряет “плавучесть” и больше не может оставаться на поверхности. В силу своей тяжести она уходит на глубину, где дает начало компенсирующим потокам, которые в Атлантике сливаются вместе и текут на юг. Толща воды в океане, если посмотреть на нее в вертикальном разрезе, похожа на слоеный пирог: поверхностные воды текут в одном направлении, а глубинные – в другом. Этот глубоководный поток доходит до самой Антарктиды, где он выныривает на поверхность, огибает Антарктиду и направляется в Тихий океан, а оттуда, через Индийский океан, снова возвращается в Атлантику.

Схематичное изображение глобального океанического конвейера

Все эти течения в совокупности можно представить себе в виде конвейерной ленты, которая постоянно движется, причудливо опоясывая весь земной шар. Поэтому глобальную океаническую циркуляцию образно называют “глобальным океаническим конвейером”. Теория о работе океанического конвейера сравнительно молода. Его существование предсказал американский ученый Генри Стоммел в середине ХХ века, а в 90-е годы его теорию развил другой американец, Уоллес Брокер. Глобальный океанический конвейер постоянно перемещает воду в океане. А вместе с водой перемещается и перераспределяется тепло, потому что вода, нагревшись в тропиках, имеет свойство сохранять тепло сравнительно долго и, по мере своего остывания, успевает пройти довольно большое расстояние. Если учесть, что Гольфстрим представляет собой поток куда более мощный, чем все реки мира, вместе взятые, то можно осознать, какой большой вклад он вносит в состояние климатической системы.

Однако, система работает на полную мощность лишь до тех пор, пока работают “моторы” в Норвежско-Гренландском и Лабрадорском бассейнах, которые перемещают воду с поверхности на глубину. Если же плотность поверхностных вод снижается, то снижается и интенсивность всего процесса циркуляции. И тогда климат меняется, причем происходит это нелинейно, поэтому и предсказать климатические перемены весьма просто.

Похолодание в благодатную эпоху

Для того чтобы понять, насколько современная циркуляция течений в северной Атлантике сильно влияет на климат, достаточно сказать, что до ее появления не существовало ледниковий, климат был относительно стабильным и теплым. Гольфстрим, а вместе с ним и вся система современной океанической циркуляции, образовался благодаря закрытию пролива между северной и южной Америками, 2,8 миллиона лет назад на его месте возник Панамский перешеек, и теплому течению ничего не оставалось, кроме как повернуть на север в сторону Гренландии.

С тех пор климатическая система стала довольно хрупкой: достаточно сравнительно небольшого температурного толчка – и океаническая циркуляция подхватывает сигнал, усугубляет его, и климат перескакивает из одной фазы в другую – от ледниковий к межледниковьям и обратно. Такие температурные толчки порождаются только изменениями в траектории движения Земли, и, следовательно, их относительно легко предсказать. Дело в том, что и орбита движения Земли вокруг Солнца, и положение Земли в пространстве закономерно и циклично изменяются, поскольку на планету Земля воздействуют различные космические тела. И столь же закономерно и циклично изменяется количество энергии, которое планета получает от Солнца. В соответствии с этим предсказуемо наступают оледенения и межледниковья. Длина этих циклов – десятки тысяч лет. В 20-х годах ХХ века сербский математик Милутин Миланкович предсказал их теоретически, а последующие исследования ученых эти предсказания полностью подтвердили.

Но в начале 90-х гг. ученые совершенно неожиданно для себя открыли, что на эти длинные циклы накладываются короткие периоды очень сильных похолоданий, которые трудно спрогнозировать. У них нет строгой цикличности, да и сначала было не очень понятно, что является их триггером. С уверенностью можно утверждать лишь три вещи: эти похолодания были очень сильными, во время подобного рода эпизодов среднегодовая температура в средних широтах могла упасть на 6°C, что очень много; они всегда были связаны с сильным ослаблением либо даже с полной остановкой циркуляции течений в северной Атлантике; по геологическим меркам они длились недолго – до тысячи лет или чуть дольше, однако наступали они очень быстро – кульминация могла случиться буквально через несколько десятков лет после начала замедления циркуляции. Это открытие вызвало шок в научной среде: стало понятно, что климатическая система оказалась еще более хрупкой, чем это раньше считалось.

Ученые быстро разгадали причину этих резких похолоданий. Они наступали тогда, когда ледниковые щиты ломались и огромные армады айсбергов наводняли северную Атлантику. Айсберги таяли и превращались в талую воду, которая была намного легче, чем океаническая вода, из-за своей низкой солености. Легкая талая вода плохо перемешивалась с соленой водой. Наоборот, она как покрышка закрывала всю поверхность океана, в том числе и перекрывала "моторы" океанической циркуляции, и они ослабевали или даже полностью останавливались до тех пор, пока покрышка талой воды не рассасывалась. Это объяснение хорошо вписывалось в теорию глобального конвейера и одновременно успокаивало, поскольку из него следовало, что резкие похолодания могли случаться лишь во время ледниковых периодов, тогда как межледниковья (нынешний климатический период – межледниковье голоцен) казались климатически стабильными и застрахованными от потрясений. Действительно, откуда во время межледниковья взяться такому количеству льда, чтобы распреснить весь североатлантический регион? Ведь такие периоды не образуются огромные ледниковые щиты, покрывающие Канаду и большую часть Европы.

Однако, когда методы изучения глубоководных морских и озерных осадков усовершенствовались, выяснилось, что резкие похолодания случались и в теплые межледниковые периоды. Более того, сравнительно недавно было обнаружено резкое похолодание в самой середине самого стабильного межледникового периода, которое началось 425 тысяч лет назад (его называют стадией 11 или Хольштинской эпохой).

Именно этот период часто используют для прогноза ближайшего климатического будущего. Для этого есть две причины. Во-первых, изменение орбитальных параметров Земли, а следовательно, и изменение количества солнечной энергии, получаемой Землей, во время стадии 11 и во время нынешнего голоцена почти идентичны. Во-вторых, по своим климатическим условиям стадия 11 очень похожа на то, что мы ожидаем в весьма близком будущем. Глобальная температура была тогда в среднем на 2°C, а в Арктическом регионе даже на 4-5°С, выше, чем сейчас, уровень океана на 6–13 метров выше современного, а Гренландский щит очень сильно сократился, и вся южная часть Гренландии была покрыта лесами.

Айсберг у побережья Гренландии

Еще сравнительно недавно этот период считали климатически стабильным. Но обнаруженное похолодание показало, что замедление океанической циркуляции может произойти довольно неожиданно. Чем же было вызвано резкое похолодание в ту благодатную эпоху? Ответить на этот вопрос однозначно ученые пока не могут, но существует вероятность, что причиной этому послужила талая вода, поступавшая от постепенно таявшего Гренландского ледникового щита и из Северного Ледовитого океана, а также изменение количества осадков в северном регионе. Сегодня идут такие же процессы, а значит, следуя параллели со стадией 11, если замедление североатлантической циркуляции продолжится, оно может перерасти в резкое похолодание. Именно это имеют в виду ученые, говоря об отдаленных и катастрофических последствиях замедления циркуляции.

Катастрофа, но не как в кино

“Считается, что на длительном масштабе времени, при сильном уменьшении интенсивности атлантической океанической циркуляции может возникнуть сильная холодная аномалия в субполярной Атлантике и, как следствие, существенное понижение температур над Северным полушарием. Иногда такой сценарий называют термохалинной катастрофой. Однако, хоть это условно и называют “быстрыми изменениями климата”, под словом “быстро” в данном случае подразумеваются десятилетия, а то и столетия. В этом смысле фильм The day after tomorrow (“Послезавтра” в российском прокате. – РС), где все происходит за неделю, – это гротеск. Хотя я, кстати, отношусь к этому фильму положительно и понимаю, что на киноэкране невозможно растянуть события на 200–300 лет, поэтому авторы все сжали в одну неделю. Но на самом деле, если такое когда-либо и произойдет, то с точки зрения человеческой жизни это все-таки будет постепенным процессом”, – объясняет Сергей Гулев.

Париж, собор Сакр-Кёр. В начале 2021 года в Европе была небывало холодная и снежная погода

Скорее всего, действительность окажется и менее катастрофичной, чем в фильме. Во время резких похолоданий, происходящих во время межледниковий, глобальная температура опускается не так сильно, как во время ледниковий – обычно это 1,5–2°C в средних широтах. Такое изменение нельзя назвать катастрофой в геологическом смысле, но и незамеченным оно не пройдет: современная цивилизация, а особенно сельское хозяйство, чрезвычайно зависимы от привычного температурного режима.