Благодаря новому анализу долгосрочных климатических данных, исследователи заявляют, что теперь они гораздо лучше понимают, как изменение климата может повлиять на температуру морской воды на одной стороне Индийского океана и привести к тому, что она будет намного теплее или холоднее, чем на другой - явление, которое может привести к иногда смертельно опасным погодным явлениям, таким как мегадрейфы в Восточной Африке и сильные наводнения в Индонезии.

Анализ, описанный в новом исследовании в журнале Science Advances международной группой ученых под руководством исследователей из Университета Брауна, сравнивает 10 000 лет прошлых климатических условий, реконструированных по разным наборам геологических записей, с моделированием, проведенным с помощью передовой климатической модели.

Результаты показывают, что примерно 18-15 тысяч лет назад в результате того, что талая пресная вода из массивного ледника, который когда-то покрывал большую часть Северной Америки, хлынула в Северную Атлантику, океанические течения, поддерживающие тепло в Атлантическом океане, ослабли, что вызвало целую цепь событий. Ослабление системы в конечном итоге привело к усилению атмосферной петли в Индийском океане, которая удерживает более теплую воду с одной стороны и более холодную - с другой.

Эта экстремальная погодная модель, известная как диполь, побуждает одну сторону (восточную или западную) иметь осадки выше среднего уровня, а другую - широко распространенную засуху. Исследователи увидели примеры этой закономерности как в исторических данных, которые они изучали, так и в имитационной модели. По их словам, полученные результаты могут помочь ученым не только лучше понять механизмы, лежащие в основе диполя восток-запад в Индийском океане, но и в один прекрасный день помочь составить более эффективные прогнозы засух и наводнений в этом регионе.

"Мы знаем, что в настоящее время градиенты температуры Индийского океана играют важную роль в выпадении осадков и засухе, особенно в Восточной Африке, но было трудно показать, что эти градиенты меняются в долгосрочных временных масштабах и связать их с долгосрочными осадками и засухой по обе стороны Индийского океана", - сказал Джеймс Рассел, автор исследования и профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах в Брауне. "Теперь у нас есть механистическая основа для понимания того, почему некоторые долгосрочные изменения в режиме осадков в этих двух регионах менялись с течением времени".

В статье исследователи объясняют механизмы формирования изучаемого ими диполя Индийского океана и связанные с ним погодные явления в рассматриваемый ими период, который охватывает конец последнего ледникового периода и начало нынешней геологической эпохи.

Исследователи характеризуют диполь как диполь "восток-запад", где вода на западной стороне, которая граничит с современными странами Восточной Африки, такими как Кения, Эфиопия и Сомали, более холодная, чем вода на восточной стороне в направлении Индонезии. Они увидели, что более теплые воды диполя приносят больше осадков в Индонезию, в то время как более холодные воды приносят гораздо более сухую погоду в Восточную Африку.

Это соответствует тому, что часто наблюдается в недавних дипольных явлениях в Индийском океане. Например, в октябре сильные дожди привели к наводнениям и оползням на индонезийских островах Ява и Сулавеси, в результате чего погибли четыре человека и пострадали более 30 000 человек. Напротив, в Эфиопии, Кении и Сомали начиная с 2020 года наблюдались сильные засухи, которые грозили вызвать голод.

Изменения, которые авторы наблюдали 17 000 лет назад, были еще более экстремальными, включая полное высыхание озера Виктория - одного из крупнейших озер на Земле.

"По сути, диполь усиливает сухие условия и влажные условия, что может привести к экстремальным событиям, таким как многолетние или десятилетние засушливые явления в Восточной Африке и наводнения в Южной Индонезии", - сказал Сяоцзин Ду, постдокторант Восса в Институте Брауна по окружающей среде и обществу и на факультете наук о Земле, окружающей среде и планетах Брауна, ведущий автор исследования. "Это события, которые влияют на жизнь людей, а также на сельское хозяйство в этих регионах. Понимание диполя может помочь нам лучше прогнозировать и лучше подготовиться к будущим изменениям климата".

Диполь, который изучали исследователи, образовался в результате взаимодействия между системой переноса тепла в Атлантическом океане и атмосферной петлей, называемой циркуляцией Уокера, в тропическом Индийском океане. Нижняя часть атмосферной петли течет с востока на запад через большую часть региона на низких высотах у поверхности океана, а верхняя часть течет с запада на восток на больших высотах. Верхний и нижний воздух соединяются в одну большую петлю.

Прерывание и ослабление переноса тепла в Атлантическом океане, который работает как конвейерная лента, состоящая из океанических и ветровых течений, было вызвано массивным таянием Лаврентийского ледникового щита, который когда-то покрывал большую часть Канады и север США. Таяние охладило Атлантику, и последующие аномалии ветра вызвали более активную и экстремальную атмосферную петлю над тропическим Индийским океаном. Это привело к увеличению осадков в восточной части Индийского океана (где расположена Индонезия) и уменьшению осадков в западной части, где находится Восточная Африка.

Исследователи также показали, что в изучаемый ими период этот эффект усиливался за счет снижения уровня моря и обнажения близлежащих континентальных шельфов.

Ученые говорят, что необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, какое именно влияние оказывает открытый континентальный шельф и более низкий уровень моря на диполь Индийского океана с востока на запад, но они уже планируют расширить работу по изучению этого вопроса. Хотя это направление работы по снижению уровня моря не будет играть роль в моделировании будущих условий, проделанная ими работа по изучению того, как таяние древних ледников влияет на диполь Индийского океана и систему переноса тепла в Атлантическом океане, может дать ключевое представление о будущих изменениях, поскольку изменение климата приводит к еще большему таянию.

"В настоящее время Гренландия тает так быстро, что сбрасывает большое количество пресной воды в северную часть Атлантического океана, что влияет на океаническую циркуляцию", - сказал Рассел. "Проделанная здесь работа позволила по-новому понять, как изменения в циркуляции Атлантического океана могут повлиять на климат Индийского океана, а через него - на осадки в Африке и Индонезии".