Вчені пояснили, як прискорюване танення льодів в Північному Льодовитому океані впливає на циркуляцію атмосфери в Тихому океані, приводячи до збільшення частоти екстремальних природних явищ, в тому числі Ель-Ніньо. Результати дослідження опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Глобальне потепління — це один зі значущих факторів глобальної зміни клімату, і відбувається воно нерівномірно. Наприклад, з-за системи позитивних зворотних зв’язків температура в Арктиці росте значно швидше, ніж в інших регіонах планети. Збільшення концентрації вуглекислого газу призводить до посилення парникового ефекту і зростання температури. Це, в свою чергу, прискорює танення льодового покриву Північного Льодовитого океану, а в результаті змінюється альбедо (відбивальна здатність) поверхні. У той час як білий лід відбиває 50-80 відсотків короткохвильової сонячної радіації, відкрита вода поглинає 93 відсотки, нагрівається сама і нагріває нижні шари арктичного повітря. Аналогічний ефект дає танення снігового покриву. Арктичне посилення глобального потепління склало близько чверті від загального зростання температури на планеті в період 1979-2011 роки.
Нагріті повітряні маси низьких екваторіальних широт піднімаються у верхні шари тропосфери і розтікаються до холодних полюсів, являючи собою один з базових механізмів глобальної циркуляції атмосфери. Різниця в темпах поточного потепління призводить до зниження загального градієнта температур між екватором і полюсом і уповільнює перетікання повітря з низьких широт у високі. Зниження швидкості перетікання викликає посилення звивистості полярних фронтів. На них виникають великі і стійкі меандри, що глибоко проникають в помірні широти. Кліматологи Чарльз Кеннел (Charles F. Kennel) і Олена Юлаєв (Elena Yulaeva) з Університету Каліфорнії в Сан Дієго вважають, що з цим процесом пов’язана екстремально холодна зима 2009-2010 року в Північній Америці, хвиля спеки в Москві і повені в Пакистані влітку 2010 року.
Вони стверджують, що «декада екстремальних погодних явищ» на початку XXI століття підтверджує нові тенденції в десятирічних кліматичних циклах, а запуск цих змін стався ще в останні роки минулого століття, і стосується не тільки Арктики і примикає до неї помірного поясу, але і кліматичних явищ в низьких широтах планети. Зокрема, змінюється механізм пасатів — вітри східних румбів, які стійко дмуть з тропіків в бік екватора, і регулярність проявів Ель-Ніньо.
Природа Ель-Ніньо пов’язана з тим, що в Тихому океані накопичується своєрідний перекіс рівня води — пасатні течії зганяють поверхневий шар до західного узбережжя. Рівень води біля берегів Індонезії може на десятки сантиметрів перевищувати східну частину океану. Одночасно з цим простежується різниця температур: на заході вода добре прогрівається, на сході сильний вплив робить холодна Перуанська течія. Під час Ель-Ніньо теплі тропічні води із заходу розтікаються на великі площі, викликаючи зростання температур та масштабні негативні наслідки для тропічного узбережжя Південної Америки.
- З ДНК морської води можна дізнатися, які риби в ній живуть
- Учені з’ясували, де вимерлі птахи ховалися від перших людей у Новій Зеландії
- Дослідники навчилися передбачати наслідки Ель-Ніньо за рік вперед
Нове дослідження присвячено пошуку та поясненню зв’язків між мінливою льодовою обстановкою в Північному Льодовитому океані, силою і напрямком пасатів, поведінкою Ель-Ніньо в тропічній зоні, а також змінами атмосферної циркуляції в північній частині Тихого океану.
Кліматологи використовували розширену кліматичну модель CMIP5 (5th Coupled Modeling Intercomparison Project), в яку заклали дані про збільшення інтенсивності пасатів, посилення сезонних втрат морського льоду та тимчасове зниження темпів зростання глобальних температур у другому десятилітті XXI століття. Базою для дослідження послужили місячні дані про стан атмосфери і поверхневих вод Національного центру екологічного прогнозування (NCEP) та Національного центру атмосферних досліджень (NCAR), а також щоденні дані Європейського Центру середньострокових прогнозів погоди (ECMWF). Для дослідження автори вибрали два часових інтервали: 1980-1998 і 1999-2015 роки. У 1997-1998 роках було інструментально зафіксовано найбільше в історії явище Ель-Ніньо, і 1998 прийнятий авторами за перехідний рік, коли стався якісний зсув у кліматі екваторіальній частині Тихого океану.
В результаті проведеного дослідження вдалося встановити наступну послідовність впливу арктичного посилення на клімат Тихого океану:
- Максимальна площа відкритої води в Північному Льодовитому океані спостерігається у вересні, наприкінці сезону танення льоду. Протягом місячного періоду на початку осені тут розвивається вертикальна конвекція повітря.
- Епізод масштабної вертикальної конвекції народжує планетарну хвилю і високочастотний хвильовий цуг у верхній тропосфері. З арктичного сектору, який примикає до Тихого океану, хвильовий пакет поширюється на південь, а знижений градієнт температур між екватором і полюсом цьому сприяє. У грудні він зустрічається з зоною конвергенції повітряних мас, що розташована між тропіками.
- В результаті цієї взаємодії створюються сприятливі умови для виникнення Ель-Ніньо. Тригером служить тимчасовий поворот пасатів в центральній і східній частинах Тихого океану. Під впливом хвиль з Арктики вітри змінюють напрямок зі східних на західні румби, а в екваторіальній області формується своєрідний пасатний диполь.
- У процесі взаємодії арктичних хвиль і зони конвергенції виникає відбита хвиля, яка відкочується назад і до лютого досягає зони низького тиску на півночі Тихого океану (Алеутська депресія). Ця область відповідальна за формування клімату північної частини Тихого океану. Саме тут зароджуються циклони і струминні течії, які багато в чому визначають погоду Північної Америки.
- Ситуація в Алеутській депресії змінюється, циклонічна активність послаблюється.
Описані кроки послідовно повторюються щороку, але їх інтенсивність та просторова структура сильно варіюються в залежності від таких факторів, як хмарність, штормова обстановка, зміст водяної пари в атмосфері та ін. Автори також вказують на певні обмеження у використанні результатів дослідження. Перше пов’язане з дробленням висновків на більш короткі періоди з втратою статистичної точності. Друге описується як необхідність прийняти всі припущення моделі. Вірогідність результатів кожного кроку в концепції залежить від якості даних на всіх інших етапах. Доступний на даний момент рівень точності кліматичного моделювання демонструє прямий або непрямий зв’язок між льодовою обстановкою в Арктиці та циркуляцією атмосфери і поверхневих вод Тихого океану, вказує на збільшення частоти Ель-Ніньо. Можливо, ці результати допоможуть зрозуміти не тільки поточні зміни клімату, але і пояснити глобальні кліматичні зрушення після танення льодовикових покривів північної півкулі в кінці останнього льодовикового періоду.
Натхнення: earth-chronicles.ru