В Тихом океане может содержаться ключ к разгадке климатических изменений

Фото из открытых источников

Заманчиво предположить, что более жаркая планета влияет на погоду в одном направлении, и в отношении основных тенденций климатические модели в основном сходятся во мнении. Однако один гигантский пояс тропического воздуха, циркуляция Хэдли, нарушает эту закономерность.

Особенно в Южном полушарии модели не могут прийти к единому мнению относительно того, ускоряется или замедляется этот цикл. Ответ, возможно, скрывается в Тихом океане. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Циркуляция Хэдли представляет собой петлю воздуха размером с планету. Теплый, влажный воздух поднимается вблизи экватора и дрейфует к полюсам на высоте нескольких километров. Затем он опускается над субтропиками, примерно на 30 градусах широты.

Там, где воздух опускается, он высушивает землю под собой, поэтому эти широты окаймлены бескрайними пустынями мира. Поверхностный поток воздуха, направленный обратно к экватору, превращается в пассаты.

Исследование возглавил Махди Хасан, специалист по атмосферным явлениям из Университета штата Северная Каролина (NC State). Он хотел выяснить, почему южная половина петли не поддается прогнозированию, в то время как северная часть начинает приобретать смысл.

Основные принципы климатической физики дали чёткое предсказание. По мере того, как парниковые газы нагревают планету, контраст между жаркими тропиками и холодными полюсами сглаживается, поэтому обратная связь должна ослабеть.

Реальная атмосфера оказала иное воздействие. Данные, объединяющие метеорологические показания в единую картину, показывают усиление южной петли аномалии в последние десятилетия.

Анализ  сравнивающий эти данные с результатами моделирования, выявил явное противоречие между ними. Данные укрепили взаимосвязь; модели же, в среднем, этого не сделали.

С этого момента два полушария разошлись. Модели в основном ослабляют северную петлю, что соответствует законам физики. Над южным полушарием они раскалываются, некоторые усиливают её, а некоторые ослабляют.

На севере шум стих. В одной из статей, основанной на данных о приземном атмосферном давлении, было показано, что северная петля действительно ослабевает из-за выбросов человека, в то время как южная остается окутанной облаками из-за естественных колебаний.

Для исследования южных регионов Хасан и его коллега 50 раз запускали одну и ту же климатическую модель. Каждый запуск имел одинаковую историю выбросов парниковых газов, но начинался с разных факторов. Любое расхождение результатов было вызвано исключительно природным хаосом.

Тропическая часть Тихого океана продолжала выступать в качестве рычага. На протяжении всех экспериментов температура ее поверхности следовала за поведением южной ячейки Хэдли, что свидетельствует о том, что медленные изменения в океане определяли эту тенденцию.

Удивление вызвало то, как выглядели эти колебания. Усиление южной петли основывалось на четком предположении: что за этим должна стоять одна океаническая модель. Однако результаты моделирования опровергли эту идею.

Два противоположных состояния океана могли бы одинаково повлиять на эту петлю. Широкое, равномерное потепление тропической части Тихого океана усилило бы её. То же самое произошло бы и с неравномерным похолоданием, в результате которого на юге стало холоднее, чем на севере.

Никто ранее не смог четко продемонстрировать это для естественных колебаний на юге. Одна только асимметричная закономерность объясняла примерно треть разброса между сериями; обе закономерности вместе объясняли почти две трети.

Каждое состояние океана работает по своему собственному механизму. Когда тропическая часть Тихого океана равномерно нагревается по экватору, она нагревает воздух непосредственно над ним. Это закачивает энергию непосредственно в замкнутый цикл и ускоряет его работу.

Путь похолодания более коварен. Более прохладные южные тропики на фоне более теплых северных регионов нарушают тепловой баланс планеты. Атмосфера реагирует, перенаправляя энергию через экватор, что является своего рода обходным путем к тому же результату.

Один путь прямой, где тепловая энергия действует там, где находится. Другой — окольный, представляющий собой дисбаланс, притягивающий энергию издалека. На графике оба пути выглядят почти одинаково, поэтому тренд остается таким неустойчивым.

Реальные наблюдения, похоже, подтверждают оба явления. С 1979 года северные тропики потеплели немного сильнее, чем южные. Согласно логике исследования, эта асимметрия усиливает обратную зависимость.

Проявляются и более медленные ритмы Тихого океана. После 2000 года океанический цикл, длившийся десятилетия, резко изменился с теплого на холодный. Затем три года подряд наблюдалось похолодание, которое потянуло цикл в противоположную сторону.

В итоге получилась настоящая борьба. Первоначальное потепление способствовало усилению климата, а позднее, наоборот, похолодание привело лишь к незначительному общему усилению в современной истории наблюдений.

Опасность, на которую указывает данная работа, заключается в неправильной интерпретации. Длительные естественные колебания могут выглядеть так же, как и тренд, вызванный деятельностью человека. Смешивание этих двух явлений исказит краткосрочные прогнозы, которые ученые надеются уточнить.

Проблема засухи достигает засушливых районов. Южный цикл влияет на то, насколько засушливыми станут Австралия, южная Африка и некоторые части Южной Америки. Одно исследование связало водный кризис в Кейптауне 2018 года с распространением этого цикла к полюсам.

Теперь ясно одно. Естественные колебания тропической части Тихого океана — одна из главных причин, почему недавнюю историю южной петли Тихого океана не удается связать с парниковыми газами. Виновниками могут быть как потепление, так и похолодание.

Любой, кто отслеживает прошлое или будущее этого цикла, должен теперь учитывать собственные ритмы Тихого океана, а не только влияние человека. При правильном подходе это могло бы улучшить прогнозы осадков и засухи, от которых зависит Южное полушарие.