Антарктические тревожные звоночки: наблюдения показывают, что глубоководные течения замедляются раньше, чем прогнозировалось

Антарктида готовит почву для величайшего водопада в мире. Действие происходит под поверхностью океана. Здесь триллионы тонн холодной, плотной, богатой кислородом воды стекают с континентального шельфа и погружаются на большие глубины. Эта антарктическая «донная вода» затем распространяется на север вдоль морского дна глубокими океанскими течениями, прежде чем медленно подняться на тысячи километров.

Таким образом, Антарктида управляет глобальной сетью океанских течений, называемой «опрокидывающей циркуляцией», которая перераспределяет тепло, углерод и питательные вещества по всему миру. Опрокидывание имеет решающее значение для поддержания стабильного климата Земли. Это также основной путь проникновения кислорода в глубины океана.

Но есть признаки того, что эта циркуляция замедляется, и это происходит на десятилетия раньше, чем предполагалось. Это замедление может нарушить связь между антарктическими побережьями и глубоким океаном, что будет иметь серьезные последствия для климата Земли, уровня моря и морской жизни.

Наше новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Изменение климата природы, использует наблюдения в реальном мире, чтобы понять, как и почему глубина океана вокруг Антарктиды изменилась за последние три десятилетия. Наши измерения показывают, что опрокидывающая циркуляция замедлилась почти на треть (30%), а уровень кислорода в глубоком океане снижается. Это происходит даже раньше, чем предсказывают климатические модели.

Мы обнаружили, что таяние антарктического льда нарушает формирование антарктической донной воды. Талая вода делает поверхностные воды Антарктики более пресными, менее плотными и, следовательно, с меньшей вероятностью тонет. Это тормозит опрокидывающую циркуляцию.

Почему это важно?

По мере того как поток придонной воды замедляется, поступление кислорода в глубины океана снижается. Сокращающийся богатый кислородом придонный слой воды затем заменяется более теплыми водами с низким содержанием кислорода, что еще больше снижает уровень кислорода.

Океанические животные, большие и маленькие, реагируют даже на небольшие изменения в кислороде. Глубоководные животные приспособлены к условиям с низким содержанием кислорода, но все же должны дышать. Потери кислорода могут заставить их искать убежища в других регионах или адаптировать свое поведение. Модели предполагают, что мы заперты в сокращении «жизнеспособной» среды, доступной для этих животных, с ожидаемым снижением до 25%.

Замедление опрокидывания может также усилить глобальное потепление. Опрокидывающая циркуляция уносит углекислый газ и тепло в глубины океана, где они сохраняются и скрываются от атмосферы. По мере того, как емкость океана уменьшается, в атмосфере остается больше углекислого газа и тепла. Эта обратная связь ускоряет глобальное потепление.

Уменьшение количества донной воды Антарктики, достигающей дна океана, также повышает уровень моря, поскольку более теплая вода, которая заменяет ее, занимает больше места (тепловое расширение).

Признаки тревожных изменений

Наблюдения за придонными водами представляют собой сложную задачу. Южный океан удален и является домом для самых сильных ветров и самых больших волн на планете. Доступ также ограничен морским льдом зимой, когда образуются придонные воды.

Это означает, что наблюдения за глубинами Южного океана редки. Тем не менее, повторные измерения полной глубины, проведенные во время морских путешествий, дали представление об изменениях, происходящих в глубоком океане. Придонный слой воды становится теплее, менее плотным и тоньше.

Спутниковые данные показывают, что ледяной покров Антарктиды сокращается. Измерения океана, проведенные ниже по течению от областей быстрого таяния, показывают, что талая вода снижает соленость (и плотность) прибрежных вод.

Эти признаки указывают на тревожное изменение, но до сих пор нет прямых наблюдений глубокой перевернутой циркуляции.

Что мы сделали?

Мы по-новому объединили разные типы наблюдений, используя каждую из их сильных сторон.

Измерения полной глубины, собранные кораблями, дают моментальные снимки плотности океана, но обычно повторяются примерно раз в десятилетие. С другой стороны, заякоренные приборы обеспечивают непрерывные измерения плотности и скорости, но только в течение ограниченного времени в определенном месте.

Мы разработали новый подход, сочетающий судовые данные, записи о швартовке и численное моделирование с высоким разрешением для расчета силы антарктического придонного потока воды и того, сколько кислорода он переносит в глубины океана.

Наше исследование было сосредоточено на глубоком бассейне к югу от Австралии, который получает донные воды из нескольких источников. Эти источники расположены ниже по течению от больших источников талой воды, поэтому этот регион, вероятно, обеспечит раннее предупреждение об изменениях глубин океана, вызванных климатом.

Выводы поразительны. За три десятилетия, с 1992 по 2017 год, опрокидывающая циркуляция в этом регионе замедлилась почти на треть (30%), в результате чего меньше кислорода достигло глубины. Это замедление было вызвано распреснением вблизи Антарктиды.

Мы обнаружили, что это опреснение снижает плотность и объем образующейся антарктической донной воды, а также скорость ее течения.

Наблюдаемое замедление было бы еще более значительным, если бы не кратковременное климатическое явление, вызвавшее частичное и временное восстановление образования придонных вод. Восстановление, вызванное повышенной соленостью, еще раз иллюстрирует чувствительность формирования придонных вод к изменениям солености на антарктическом континентальном шельфе.

К сожалению, эти наблюдения показывают, что изменения, которые, по прогнозам, должны произойти к 2050 году, уже происходят.

Что дальше?

Ожидается, что таяние льда в Антарктиде продолжится и даже ускорится по мере потепления в мире. Мы почти наверняка преодолеем порог глобального потепления в 1,5℃ к 2027 году.

Большая потеря льда будет означать большее опреснение, поэтому мы можем ожидать замедления циркуляции, и глубокая потеря кислорода продолжится.

Последствия замедления не ограничатся Антарктидой. Опрокидывающая циркуляция распространяется по всему мировому океану и влияет на темпы изменения климата и повышения уровня моря. Это также будет разрушительным и разрушительным для морской жизни.

Наше исследование дает еще одну причину работать усерднее и быстрее, чтобы сократить выбросы парниковых газов.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.