Південний океан десятиліттями залишався кліматичною загадкою. На тлі глобального потепління, яке охопило більшість світових океанів, води навколо Антарктиди у кінці XX — на початку XXI століття демонстрували протилежну тенденцію: вони несподівано охолоджувалися. Це явище також збіглося з тимчасовим збільшенням площі антарктичного морського льоду, що ще більше ускладнило розуміння процесів у регіоні.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Geophysical Research Letters, пропонує пояснення частини цієї «кліматичної аномалії».
Озон і клімат: зв’язок зверху вниз
Використовуючи кліматичне моделювання, науковці показали, що руйнування озонового шару над Антарктидою, спричинене діяльністю людини, могло відіграти ключову роль у охолодженні Південного океану в період приблизно з 1982 по 2005 рік.
Це означає, що процеси у верхніх шарах атмосфери можуть впливати на океанічні течії, температуру води та навіть на поведінку морського льоду.
Як озонова діра змінює вітри
Озонова «діра» виникла через викиди промислових хімічних речовин у XX столітті. Вона охолоджує нижню стратосферу та змінює температурний баланс між полярними та тропічними широтами.
Ці зміни впливають на потужні західні вітри, які обертаються навколо Антарктиди. За результатами моделювання, їх посилення і зміщення ближче до полюса запускає ланцюгову реакцію, що досягає океану.
Вітри, течії та «перенесення холоду»
Коли західні вітри посилюються, вони змінюють рух поверхневих вод океану через процес, відомий як екманівський транспорт. У Південній півкулі це зазвичай означає переміщення поверхневих вод на північ.
У результаті холодні води, що оточують Антарктиду, активно відтісняються далі від континенту. Це сприяє охолодженню великих ділянок Південного океану, особливо південніше приблизно 46° південної широти. Одночасно змінюється структура температурних полів океану, що ще більше підсилює цей ефект.
Чому океан не нагрівається попри потепління планети
Хоча в деяких регіонах атмосфера передає океану додаткове тепло, цього недостатньо, щоб компенсувати потужний ефект вітрового перенесення холодних вод.
У підсумку саме атмосферні зміни, пов’язані з озоновою деградацією, домінують над локальним нагріванням і утримують Південний океан у відносно холоднішому стані, ніж очікувалося б лише через парникові гази.
Підповерхневі процеси: повільна противага
Під поверхнею океану відбуваються інші процеси. Посилені вітри можуть викликати апвелінг — підняття глибинних вод до поверхні. Ці води інколи є теплішими за поверхневі, тому з часом можуть частково компенсувати охолодження. Однак цей ефект повільніший і слабший за швидке охолодження, яке створюють зміни вітрових потоків.
Модель показує двоетапну реакцію: спочатку швидке охолодження через горизонтальне переміщення вод, а згодом — поступове часткове потепління через вертикальне перемішування.
Чому ефекти не «зрівнюються»
Хоча процеси взаємно протилежні, у десятирічних масштабах вони не компенсують одне одного. Посилений вітровий режим зберігає перевагу охолоджувального ефекту, формуючи стійку аномалію температури океану.
Вплив на антарктичний морський лід
Моделювання також показує, що охолодження могло сприяти розширенню морського льоду в окремих регіонах, зокрема в морі Росса. Це узгоджується зі спостереженнями супутників, які фіксували локальне зростання льодового покриву навіть на тлі глобального зменшення криги.
Втім, картина залишається неоднорідною: в одних районах лід збільшується, в інших — скорочується. Це відображає складну взаємодію вітрів, океанічних течій та регіональних кліматичних процесів.
Дослідження показує, що зміни в озоновому шарі можуть мати набагато ширший вплив, ніж вважалося раніше. Вони здатні змінювати не лише атмосферу, а й поведінку океанів, формуючи складні кліматичні ефекти, які ми лише починаємо повністю розуміти.
