Когда-то вулканы разорвали связь между океанами, теперь это делает нечто другое

Фото из открытых источников

Явление Эль-Ниньо когда-то помогало предсказывать потепление в Индийском океане. Новые исследования показывают, что изменение климата нарушает эту многовековую связь. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

В год Эль-Ниньо восточная часть Тихого океана нагревается, а несколько месяцев спустя нагревается и Индийский океан. Синоптики рассчитывают на этот второй этап, поскольку изменение в одном бассейне позволяет им предсказать, чего ожидать в другом. Начиная с 1980-х годов, второй этап прекратился. Никто не может сказать, странно это или нет, поскольку достоверные океанографические измерения охватывают период примерно в сто лет.

Исследователи из Океанографического института Вудс-Хоул теперь расширили этот рекорд до 1600-х годов, и современный рекорд не имеет аналогов за последние четыре столетия. Был один случай, когда столкновение едва не произошло. Примерно сорок лет в начале 1800-х годов два океана также перестали двигаться в такт друг другу, и череда мощных вулканических извержений разлучила их. Даже тот период был более спокойным, чем то, что происходит сейчас.

Теплая вода в Индийском океане определяет количество осадков, достигающих Африки, Азии и Австралии, включая муссонные дожди, которые обеспечивают существование фермерских хозяйств по всему региону. На протяжении большей части зафиксированной истории судьба этой воды зависела от Тихого океана.

В год Эль-Ниньо пояс ветров, обычно дующих на запад через тропическую часть Тихого океана, ослабевает. Воздух опускается над островами между двумя океанами, больше тепла уходит в Индийский океан, и вся акватория прогревается следующей весной.

Именно из-за таких временных рамок температура в Индийском океане позволяет прогнозировать засуху на несколько месяцев вперед, и именно поэтому синоптики следят за тропическими дождевыми поясами над обоими бассейнами.

Рифовые кораллы каждый год отращивают новый слой, и химический состав каждого слоя зависит от температуры воды в момент его образования. Каждый слой в пробуренном керне фиксирует температуру этого года, поэтому кораллы служат климатическими архивами.

Шон Ванг, Делия Оппо и Кэролайн Умменхофер собрали 35 образцов кораллов, три образца годичных колец деревьев и один образец пещерных отложений в южном Омане. На основе этих данных они восстановили данные о температуре поверхности моря в обоих бассейнах, начиная с 1631 года. Девять из десяти записей были получены из моря, а не с суши, потому что дерево в Юго-Восточной Азии сообщает об океане только из вторых рук.

Всё это не измерение. Это реконструкция, и команда проверила её, сопоставив с данными приборов за столетие и с помощью второго, независимого метода, прежде чем довериться ей.

На протяжении большей части этих четырех столетий бассейны сближались. Затем наступил период с 1810 по 1850 год.

Тихоокеанский ветровый пояс был необычно слабым, что должно было привести к потеплению Индийского океана. Вместо этого Индийский океан остыл. Команда усреднила данные за 40-летние периоды и сопоставила два бассейна друг с другом. Один блок выпал из общей картины, наблюдаемой во всех остальных.

По меньшей мере четыре тропических извержения за эти десятилетия выбросили в стратосферу больше серы, чем Пинатубо в 1991 году. Одним из них было извержение вулкана Тамбора в 1815 году, самое мощное вулканическое извержение за последние 500 лет.

«Мы были очень удивлены, обнаружив расхождение в начале XIX века (1810-1850 гг.), которое совпало с несколькими крупными вулканическими извержениями», — сказал Ван.

Чтобы проверить, могут ли извержения вызвать подобный эффект, команда провела моделирование климата в рамках проекта Last Millennium Ensemble, охватывающего весь мир с 850 года нашей эры. В ходе 13 запусков модели было смоделировано 11 извержений, более крупных, чем Пинатубо, что составило 143 варианта одного и того же события.

Принцип работы моделей достаточно прост для понимания. Частицы сульфатов в верхних слоях атмосферы блокируют солнечный свет, и поверхность под ними неравномерно теряет тепло.

Суша остывает быстрее, чем океан, и западная сторона каждого океанического бассейна остывает быстрее, чем восточная. Этот дисбаланс приводит к появлению западных ветров, которые одновременно ослабляют тихоокеанскую циркуляцию и усиливают индийскую.

Таким образом, Индийский океан охлаждается именно в те годы, когда Тихий океан обычно его согревал бы. Известно, что вулканы уже охлаждали планету, но механизмы этого процесса исследователи еще изучают.

Масштаб извержения имел значение, как и то, что происходило в Индийском океане до этого.

С 1950-х годов тропическая часть Индийского океана нагревалась примерно на 0,1°C за десятилетие под воздействием парниковых газов. Между тем, с 1980-х годов пояс ветров в Тихом океане усиливается. В рамках старой модели эти две тенденции несовместимы. Ученые оценивают эту связь с помощью одного числа от минус одного до плюс одного, причем отрицательное значение означает, что старая закономерность по-прежнему сохраняется.

«Мы рассчитали значение коэффициента связи 0,37 для периода 1945-2025 годов», — сказал Ван. «Для сравнения, историческое значение коэффициента связи за последние 1000 лет в среднем составляет -0,5, согласно климатическим моделям».

Знак перевернулся. Это значение выходит за рамки того, что показывают модели и палеоклиматические данные за тысячу лет, включая периоды вулканической активности. Если провести тот же тест для периода с 1880 по 1960 год, ответ будет «обычный», что указывает на изменение после 1960 года.

«Ключевой вывод заключается в том, что глобальное потепление и выбросы парниковых газов в настоящее время преобладают над естественным влиянием Тихого океана на Индийский океан», — заявила Кэролайн Умменхофер, старший научный сотрудник WHOI.

Моделирование не воспроизводит всего. В моделях разрушение XIX века оказалось короче, чем утверждают кораллы. Авторы называют две причины: современные модели неполно описывают старые извержения и неточно передают тепло через океан.

Даже при отсутствии извержений результаты моделирования не совпадают, поэтому Индийский океан может развиваться своим собственным путем в течение нескольких десятилетий без каких-либо изменений.

Никто не измерил издержки прогнозирования. «Если эта связь ослабнет, у нас будет меньше информации для климатических прогнозов», — сказал Ван, и он хочет, чтобы специалисты в этой области выяснили, в какой степени мы утратили способность делать точные прогнозы погоды в результате этого.

Дальнейшая судьба вулкана зависит от Тихого океана, и климатические модели не сходятся во мнении о направлении его ветрового пояса. Ван, ныне научный сотрудник Университета Колорадо в Боулдере, сказал, что извержения последних десятилетий были относительно небольшими по сравнению с такими, как извержение Тамборы.

Мощный ураган прибудет в более теплую атмосферу, что, как ожидается, усилит воздействие вулканических аэрозолей на эти ветры.