Почему Арктика — самое «горячее» место на планете?

Наука и жизньПрирода

Обратная связь планеты

Рассказывает академик Владимир Семёнов, директор института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН.

Беседу ведёт Наталия Лескова.

Северный ледовитый океан. Исследование взаимодействия атмосферы и морского льда. Фото Ирины Репиной

Владимир Анатольевич, сейчас говорят, что Арктика — самое «горячее» место на планете. Почему она теплеет быстрее других регионов Земли?

— На этот вопрос пока однозначно ответить нельзя, но у нас есть свои гипотезы. Мы анализировали данные наблюдений, моделей климата и предположили, что в Баренцевом море существует положительная обратная связь, которая могла усилить приток атлантической воды, таяние льда и, как следствие, температурную аномалию, вызвав столь сильное потепление. Действительно, по данным наблюдений, самый сильный рост температуры с 1940-х годов был в регионе Баренцева моря...

Владимир Анатольевич Семёнов. Фото Андрея Афанасьева

— Простите, прерву вас: что такое положительная обратная связь, если говорить о климате в Баренцевом море?

— Суть положительной обратной связи в том, что входной сигнал усиливается некоторой системой, этот усиленный сигнал потом опять идёт на вход и снова усиливается. Вариация климата в присутствии положительной обратной связи существенно увеличивается. Это как с микрофоном — когда он рядом с динамиком, раздаётся писк. Такая положительная обратная связь выявлена и в Баренцевом море, и связана она с характером теплообмена океана и атмосферы.

Океаническое тепло поступает в Арктику с атлантической водой двумя «реками», примерно равными по интенсивности: два миллиона кубических метров воды в секунду идут в Баренцево море и два — через пролив Фрама, разделяющий Гренландию и Шпицберген. Атлантическая вода тёплая и солёная. Баренцево море неглубокое, в среднем около 200 метров, поэтому вода здесь может более эффективно обмениваться теплом с атмосферой, и всё тепло этой атлантической воды переходит в атмосферу. А вода в проливе Фрама «ныряет» ниже, на глубину примерно 400 метров, потом распространяется в Северном Ледовитом океане и медленно, постепенно отдаёт своё тепло. Когда зимой поступает больше тепла с положительной аномалией притока, то становится меньше льда. А лёд — это как крышка, которая модулирует поток тепла из океана в атмосферу. Меньше льда — больше тепла в атмосферу, возникает циклоническая циркуляция: восходящие потоки, воздух закручивается против часовой стрелки, образуется циклон, и он ещё сильнее толкает воду в Баренцево море.

— Как вы это выяснили?

— Мы обнаружили эту положительную обратную связь, изучая потепление в Арктике с середины ХХ века. В 1940-х годах в Арктике было очень тепло — примерно как в начале 2000-х. На станции Малые Кармакулы на Новой Земле максимум потепления середины ХХ века был превышен современным потеплением лишь в последние годы. В 1930-х годах началось активное изучение и освоение Арктики, открылся Северный морской путь. Значительное потепление в 1920—1930-х годах и таяние морских льдов в Арктике способствовали активной научной и хозяйственной деятельности в регионе. Кстати, Отто Юльевич Шмидт, известный геофизик и полярник, в те годы впервые прошёл Северным морским путём за одну навигацию и несколько лет возглавлял Главное управление Севморпути. Шмидт был основателем Геофизического института Академии наук СССР, при реорганизации которого, в том числе, появился и наш Институт физики атмосферы. Поэтому Арктика и Севморпуть исторически совсем не чуждые нам темы.

Существование положительной обратной связи и быстрых изменений климата в Арктике позже было выявлено и в модели климата. Мой коллега, профессор Вонсун Пак из Института морских исследований в Киле (Центр океанических исследований имени Гельмгольца в городе Киль, Германия. — Прим. ред.) лет пятнадцать назад провёл численные эксперименты — у него была идея посмотреть отклик климата на относительно небольшие изменения солнечной постоянной (солнечная постоянная — поток излучения Солнца, проходящий через единицу площади, перпендикулярную направлению лучей, на расстоянии 1 а. е. от Солнца. — Прим. ред.). Она медленно менялась, плюс-минус два ватта в течение 1000 лет. Медленно, в пределах нескольких десятых градусов, менялся и глобальный климат, а вот в Баренцевом море происходили резкие похолодания и потепления. Это была не его область интересов, и, зная мои работы по Арктике, он показал мне свои результаты. Я увидел, что резкое похолодание связано с полным прекращением притока тепла. Причина — та же самая положительная обратная связь, только работающая в другую сторону. Приток ослабевает, льда становится больше, возникают антициклоническая циркуляция, высокое атмосферное давление, и ветер начинает приток выталкивать. Приток тепла полностью прекращается. В таком положении система существует несколько сотен лет, потом солнечная постоянная снова растёт, приток становится сильнее и затем перескакивает в другой режим. В модельном мире это показало возможность резких региональных изменений климата: оказалось, что климат может меняться не монотонно, а очень быстро, в нашем случае — за одно-два десятилетия переходить к совершенно новому режиму.

Исследование ледяного покрова Арктики. Фото Ирины Репиной

— Подобные скачкообразные изменения климата, наверное, возможны и в других регионах?

— Эта тема весьма популярна с начала 2000-х годов, это так называемые tipping points, точки или пороги неустойчивости. Так называются элементы климатической системы, где небольшое изменение какого-то параметра приводит к качественному изменению состояния системы. Есть обзорные статьи на эту тему. Такие элементы есть в Арктике, это могут быть параметры атмосферы и океана, а могут быть характеристики биосферы, например леса Амазонии, которые тоже при достижении некоего порога потепления могут начать быстро гибнуть. Это и растительность Сахары: было время, когда Сахара была зелёной. Всё это переходы к новым режимам, которые происходили или могут произойти быстро. Около 20 таких элементов найдено, и их продолжают находить. Сейчас это живая задача климатологии.

—Такие явления можно прогнозировать?

— В принципе — да. Например, в случае с Баренцевым морем можно с помощью моделирования определить порог сокращения притока, при котором начнёт работать положительная обратная связь: она прекратит приток или наоборот. Сейчас очень актуален и интенсивно изучается процесс атлантификации. Дело в том, что поступающая в Арктику атлантическая вода в обычном режиме отделена от поверхности слоем распреснённой воды, поверхностным галоклином с градиентом солёности, что не даёт ей эффективно обмениваться теплом с атмосферой. А сейчас этот слой исчезает из-за потепления, и вся толща воды становится перемешанной. Там практически нет разделения по плотности и сразу возникает активный обмен теплом. Особенность этого режима в том, что, даже если мы теперь уменьшим приток, всё будет оставаться в таком перемешанном состоянии и далее. Тепло будет активно переходить в верхний слой, препятствуя образованию галоклина. Возникает качественно новый режим. Мы по наблюдениям видим некий качественный переход в арктической климатической системе.

— А в Антарктике происходит что-то подобное?

— Если в Арктике льды тают, то в Антарктике они до последнего времени даже немного росли. И это, конечно, вызывало много вопросов. Но сейчас они резко стали таять и в Антарктике. Причина, на мой взгляд, в том, что в Антарктике тоже существуют естественные колебания климата, связанные с периодическими изменениями интенсивности циркумполярного антарктического течения — это самое сильное океаническое течение, которое есть на Земле. И у него есть естественные колебания, столетние циклы. Прямых данных наблюдений достаточной продолжительности в тех регионах мало, но многие модели такие колебания воспроизводят. Предполагается, что фаза цикла, способствующая похолоданию, привела к тому, что лёд не таял. Соответственно, сейчас фаза изменилась, поменялась и тенденция динамики площади морских льдов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Жабрей и зябра, они же пикульники Жабрей и зябра, они же пикульники

Пикульники — настоящие джентльмены среди растения, хотя и каждый со своим нравом

Наука и жизнь
Пинты лиха Пинты лиха

Культура Туманного Альбиона кроется в акцентах — в том числе и музыкальных

Weekend
Под защитой Под защитой

Растения-репелленты от комаров

Здоровье
Спаривание черного ягуара впервые запечатлели в природе Спаривание черного ягуара впервые запечатлели в природе

Самка-меланистка совокупилась с пятнистым самцом в одном из национальных парков

N+1
Борьба за наследство Борьба за наследство

Диадохи: наследники Александра Македонского, развалившие его империю

Дилетант
Как скопировать и вставить таблицу в Экселе Как скопировать и вставить таблицу в Экселе

Как скопировать таблицу в Эксель так, чтобы все осталось на своих местах

CHIP
Аграрий 2.0: 10 профессий, показывающих, как технологии меняют сельское хозяйство Аграрий 2.0: 10 профессий, показывающих, как технологии меняют сельское хозяйство

От сити-фермеров до агроинженеров — спектр новых профессий впечатляет

Maxim
Ученые выяснили, что жирафов четыре разных вида — а вы заметите разницу? Ученые выяснили, что жирафов четыре разных вида — а вы заметите разницу?

Ученые выделили 4 вида жирафов с разным образом жизни и ареалом

Maxim
Айсен Николаев о новых проектах: «Равных Якутии по красоте и масштабным мероприятиям не найти» Айсен Николаев о новых проектах: «Равных Якутии по красоте и масштабным мероприятиям не найти»

Глава Якутии Айсен Николаев — о главных достижениях и планах на ближайшие годы

ФедералПресс
Остаться там откуда уезжают Остаться там откуда уезжают

Как Антонио Монтальто приехал в Армению по работе, а остался из-за любви

Seasons of life
От Голливуда до слухов про лоботомию: печальная история успеха Фрэнсис Фармер От Голливуда до слухов про лоботомию: печальная история успеха Фрэнсис Фармер

Правда о трагедии женщины, чей образ исказили газетные мифы

ТехИнсайдер
Твердое лидерство Твердое лидерство

Что ждет алмазную отрасль в России и мире

Ведомости
Как в лучших домах Как в лучших домах

Идеи обустройства жилья, которые можно позаимствовать в других странах

Лиза
Не время паниковать: почему осенью волосы начинают выпадать сильнее Не время паниковать: почему осенью волосы начинают выпадать сильнее

Рассказываем, почему осенью волос на расческе остается больше обычного

ТехИнсайдер
Мягкая сила Мягкая сила

Искусствовед — о дарах и уроках Великого шелкового пути

Seasons of life
Новая жизнь – это чудо Новая жизнь – это чудо

Наталья Мачарашвили помогла появиться на свет более чем 10 тыс. детей

Лиза
Нейросеть для орнитологов Perch 2.0 помогла распознать морских животных Нейросеть для орнитологов Perch 2.0 помогла распознать морских животных

Google Deepmind выпустила обновленную версию нейросети для биоакустики Perch 2.0

N+1
Вместо дефолта — неукротимая инфляция Вместо дефолта — неукротимая инфляция

Мир продолжает жить в кредит, но менять никто ничего не планирует, да и не может

Монокль
Это-большечем-фильмы Это-большечем-фильмы

Почему иранский кинематограф внезапно стал так важен?

Seasons of life
Кофе, яблоки, алыча Кофе, яблоки, алыча

Дина Рубина — мастерица передавать в тексте вкусы, текстуры и запахи

Seasons of life
Как ездить на велосипеде в темноте: 7 неочевидных правил Как ездить на велосипеде в темноте: 7 неочевидных правил

Как улучшить свой стиль езды на велосипеде в ночное время ?

ТехИнсайдер
Начни с порога Начни с порога

Как выжать максимум из маленького коридора

Лиза
Романтики Севера Романтики Севера

Чем привлекает людей Арктика? Почему сюда по-прежнему едут энтузиасты?

Отдых в России
Пора переходить из Google в Яндекс Документы: гид по работе с сервисом Пора переходить из Google в Яндекс Документы: гид по работе с сервисом

Почему Яндекс Документы — выбор для бизнеса в России

Inc.
Круговорот данных в промышленности Круговорот данных в промышленности

Зачем создавать промышленное «озеро данных» для ИИ?

Ведомости
Визит в страну чучхе: зачем ехать и как не нарушить правила Визит в страну чучхе: зачем ехать и как не нарушить правила

КНДР: невероятно замкнутая и одновременно чарующая страна

ФедералПресс
Продукты, которые могут оказаться опасными, если приготовить их неправильно Продукты, которые могут оказаться опасными, если приготовить их неправильно

Если неправильно приготовить эти блюда, последствия могут быть серьезными!

ТехИнсайдер
«Я по роду своей профессиональной деятельности всегда говорю про детей…» «Я по роду своей профессиональной деятельности всегда говорю про детей…»

О Русских международных школах и перспективах российского образования за рубежом

Знание – сила
Познавательные факты о малине: что она на самом деле представляет собой и как эта ягода причастна к названиям островов Познавательные факты о малине: что она на самом деле представляет собой и как эта ягода причастна к названиям островов

Почему малину называют суперфудом и точно ли она относится к ягодам?

ТехИнсайдер
Физлицом к рынку Физлицом к рынку

Розничные инвесторы нарастили вложения вдвое, предпочитая облигации акциям

Ведомости
Открыть в приложении