Antarctica's Southern Ocean might be gearing up for a thermal 'burp' that could last a century

Представьте себе утренний кофе: кипятильник или газовая плита нагревают воду, в которую добавлены зерна кофе, и вы заливаете напиток в кружку. В процессе остывания, тепло постепенно покидает чашку и уравнивается с температурой окружающей среды. В итоге кофе остывает, и мы получаем теплый, бодрящий напиток, зарядивший нас энергией на весь день. Аналогичным образом может вести себя и огромный Южный океан, окружающий Антарктиду. Этот гигантский водный бассейн способен накапливать и хранить огромное количество тепла, и в будущем он может внезапно выпустить его обратно в атмосферу, вызвав кратковременный, но очень мощный «взрыв» тепла, который может продолжаться до ста лет.

Роль Южного океана в глобальной климатической системе

Южный океан занимает уникальное положение в системе глобального климата. Он отвечает за около 80 процентов всей теплоемкости мировых океанов, что делает его главным аккумулятором тепла планеты. Этот океан играет важнейшую роль в циркуляции и перераспределении тепловой энергии, участвует в формировании климатических режимов и влияет на метеоусловия в широком спектре регионов.

Обитая в зоне холодных течений, Южный океан насыщен холодными глубинными водами, которые смешиваются с более теплыми поверхностными массивами. Именно это взаимодействие и создает условия для огромных объемов хранения тепла. В том числе, текущие модели показывают, что именно в Южном океане сосредоточено около 80 процентов всех запасов тепла, поглощенного всем мировым океаном. В результате таких процессов, он становится своего рода буфером, который регулирует общий температурный режим планеты.

Как накапливается и высвобождается тепло

Исторически, увеличенная активность человека с начала индустриальной революции привела к тому, что в атмосферу выбрасывается колоссальное количество парниковых газов, в основном CO2. Большая часть этого тепла поглощается океанами, что уменьшает скорость потерь тепла в атмосфере и создаёт иллюзию стабилизации климата. Однако, этот тепловой «запас» не вечен. В какой-то момент, накопленный теплообмен достигнет критической точки, и тело Южного океана, словно раздуваемый пузырь, внезапно «взорвется» — выбросит накопленное тепло обратно в атмосферу, вызывая резкое и внезапное глобальное потепление.

Это явление получило название «тепловой бурп» (от англ. «burp» — отрыжка), и его потенциал является предметом активных научных исследований. Модели показывают, что такая «отрыжка» может произойти при определенных сценариях, особенно если человечество достигнет этапа значительного снижения выбросов и внедрения технологий негативных выбросов, направленных на удаление CO2 из атмосферы.

Моделирование сценариев и возможные последствия

Недавние компьютерные модели, разработанные учеными из Германии, Канады и Великобритании, предполагают, что при продолжении роста концентрации CO2 на 1 процент в год до удвоения уровня до прединдустриальных значений, а затем — при внедрении технологий отрицательных выбросов, уровень CO2 в атмосфере снижается примерно на 0.1 процента ежегодно. В этом случае, даже при успешной реализации таких программ, в ближайшие десятилетия может произойти внезапный выброс тепла из Южного океана.

Когда концентрация углекислого газа начнет сокращаться, поверхность Южного океана станет холоднее, и одновременно увеличится соленость воды за счет формирования новых морских льдов. Этот процесс связан с тем, что при замерзании воды соли из нее отвергаются, и в окружающих слоях становится больше соли, что делает их тяжелее и способствует возобновлению механизма глубокого конвекционного погружения теплых вод с глубин.

Именно в этот момент происходит «разрушение» стабильной системы, и теплые воды с глубины, нагретые за века, могут внезапно подняться к поверхности, вызывая мощный выброс тепла в атмосферу. В результате такая «буря тепла» сможет повысить глобальную температуру на 0,3–0,5 градуса Цельсия за короткий промежуток времени, а затем продолжиться в течение как минимум ста лет, destabilizing глобальный климат.

Что говорят ученые

«Это не предсказание, а всего лишь сценарий, основанный на современных моделях. Но он показывает, насколько чувствителен климат к внутренним механизмам океана и насколько сложно предсказать, как изначально антропогенные воздействия сочетаются с естественными процессами.»

– отмечает профессор Свенья Фрей, специалист по океанографии из Германии. Она добавляет, что такие сценарии — не исключение, и важность их понимания состоит в том, чтобы подготовиться к возможным неожиданным последствиям изменения климата.

Профессор Вильямс из Ливерпульского университета подчеркивает, что понимание механизмов, приводящих к таким резким выбросам тепла, поможет разработать более точные прогнозы и стратегии адаптации. В целом, специалисты сходятся во мнении, что чем быстрее человечество снизит выбросы и начнет активно удалять CO2, тем меньше шансов столкнуться с подобными катаклизмами.

Последствия для глобального климата и возможные меры

• Экстремальные погодные явления: внезапные тепловые выбросы из Южного океана могут стать причиной сильных штормов, неожиданных похолоданий и экстремальных волн жары.
• Изменение морских экосистем: быстрый подъем температуры и новые режимы циркуляции могут разрушить существующие экосистемы и привести к массовой гибели морских видов.
• Глобальное потепление: повышение температуры на планете, особенно в случае возникновения тепловых бурь, может ускорить таяние ледников и повысить уровень моря.

Для предотвращения таких сценариев ученым рекомендуют не только сокращать выбросы, но и развивать технологии по удалению CO2 и регулированию климата. Важным направлением является исследование механизмов, которые могут замедлить накопление тепла в Южном океане и стабилизировать его динамику.

Выводы и призывы к действиям

Очевидно, что внутренние механизмы глобального климата очень сложны и взаимосвязаны. Тепловая «отрыжка» Южного океана — это не призыв к панике, а звонок к пробуждению и действию. Чем быстрее человечество начнет серьезно сокращать выбросы и внедрять технологии по удалению CO2, тем меньше шансов столкнуться с катастрофическими последствиями.

Модельные сценарии показывают, что даже при полном успехе усилий по борьбе с изменением климата, природные процессы в океане могут вызвать неожиданные «пульсации» температуры, напоминающие «бури». Поэтому необходимо продолжать исследования, мониторинг и разработку стратегий адаптации, чтобы снизить риски и обеспечить устойчивое будущее для всей планеты.