Нагрев морской воды под влиянием климата приводит к замедлению глубокой циркуляции в Атлантическом и Южном океанах, утверждают ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне, и если этот процесс продолжится, способность океана удалять углекислый газ из атмосферы будет сильно ограничена, что еще больше усугубит глобальное потепление.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Climate Change, ученые проанализировали прогнозы трех десятков климатических моделей и обнаружили, что к 2100 году Атлантическая меридиональная обратимая циркуляция и Южная меридиональная обратимая циркуляция замедлятся на 42 процента. Моделирование показывает, что при наихудшем потеплении СМОЦ может полностью прекратиться к 2300 году.

"Анализ прогнозов 36 моделей земной системы по ряду климатических сценариев показывает, что бесконтрольное глобальное потепление может привести к остановке глубинной циркуляции океана", - сказал соавтор исследования Джей Кит Мур, профессор наук о земной системе Калифорнийского университета. "Это будет климатическая катастрофа, по масштабам сходная с полным таянием ледяных щитов на суше".

Важность опрокидывающейся циркуляции

В Атлантике, когда теплая вода течет на север по поверхности, она охлаждается и испаряется, делая ее более соленой и плотной. Эта более тяжелая вода опускается в глубины океана и движется на юг, где в конце концов поднимается обратно, неся из глубин питательные вещества, составляющие пищевую основу морских экосистем.

Кроме того, циркуляция океана по всему миру создает мощную фабрику по переработке атмосферного углекислого газа. Основное физико-химическое взаимодействие морской воды и воздуха - то, что Мур и его коллеги называют "насосом растворимости" - втягивает CO2 в океан. В то время как океаническая циркуляция отправляет часть углерода обратно в небо, чистый объем поглощается в глубинах океана.

Кроме того, происходит "биологический насос", поскольку фитопланктон использует CO2 в процессе фотосинтеза и формирования карбонатных оболочек. Когда планктон и крупные животные умирают, они тонут, медленно разлагаясь и высвобождая углерод и питательные вещества на глубине. Часть углерода поднимается обратно с помощью циркуляции и апвеллинга, но часть остается под волнами.

"Нарушение циркуляции уменьшит поглощение океаном углекислого газа из атмосферы, что приведет к усилению и продлению жарких климатических условий", - говорит Мур. "Со временем питательные вещества, поддерживающие морские экосистемы, будут все больше задерживаться в глубинах океана, что приведет к снижению биологической продуктивности мирового океана".

По словам Мура, человек зависит от насоса растворимости и биологического насоса, чтобы помочь удалить часть CO2, выбрасываемого в воздух в результате сжигания ископаемого топлива, практики землепользования и других видов деятельности.

"Наш анализ также показывает, что сокращение выбросов парниковых газов сейчас может предотвратить полное отключение глубинной циркуляции в будущем", - сказал он.

Вместе с Муром в этом проекте участвовали ведущий автор И Лю, доктор философии Калифорнийского университета, студент факультета наук о земных системах; Франсуа Примо, профессор и заведующий кафедрой наук о земных системах Калифорнийского университета; и Вей-Лей Ван, профессор наук об океане и Земле Сямыньского университета в Китае. Исследование в значительной степени зависело от симуляций, разработанных в рамках 6-й фазы проекта "Интеркомпарация моделей" (CMIP6), который используется для подготовки климатических оценок МГЭИК.