Земля

Потепління в Арктиці змінило поведінку Ель-Ніньо

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.

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

Кнопка «Наверх»
Закрыть