В прошлые ледниковые периоды Земля была примерно на 6ºC холоднее, а материки Северного полушария были покрыты ледяными щитами толщиной до 4 километров. Тем не менее, земля не была бы такой холодной и ледяные покровы такими огромными, если бы не влияние морского льда на другой стороне планеты.
К такому выводу пришли результаты исследования, опубликованного на этой неделе в « Записках Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки » группой ученых из Центра физики климата (ICCP) в Пусане, Южная Корея и Гавайского университета. в Маноа, в Гонолулу, США, США. В ходе исследования ученые исследовали, какую роль морской лед (замерзшая вода океана) в Южном океане, окружающем Антарктику, играл в прошлых климатических изменениях. Они обнаружили, что в ледниковых условиях морской лед не только препятствует выделению углекислого газа из поверхности океана в атмосферу, но также увеличивает запас углерода в глубоком океане. Эти процессы блокируют дополнительный углерод в океане, который в противном случае попадал бы в атмосферу в виде CO 2 , нагревал планету и уменьшал ледниковые амплитуды.
Климатический канал на Конте - катаклизмы и происшествия
Из пузырьков воздуха, захваченных в ледяных кернах, мы знаем, что концентрация углекислого газа в атмосфере во время холодных ледниковых периодов была на 80-100 частей на миллион (ppm) ниже, чем доиндустриальные уровни (280 ppm). Поскольку ледниковые щиты также уменьшают количество углерода, хранящегося на суше, недостающий углерод должен был храниться в океане. В течение многих десятилетий оставалось неясным, какие процессы ответственны за эту массивную реорганизацию глобального углеродного цикла во время ледниковых периодов, но ученые подозревали, что Южный океан, вероятно, играл важную роль, благодаря двум уникальным особенностям. Во-первых, вблизи Антарктиды сформировался самый плотный и, следовательно, самый глубокий тип воды в океане, соответственно названный «Антарктическая донная вода». Во-вторых, это единственное место, где глубоководные воды океана могут свободно перемещаться на поверхность под действием ветра. В результате «Процессы, которые происходят на поверхности в Южном океане, оказывают глубокое влияние на глубокий океан и количество углерода, который там хранится», объясняет доктор Карл Стейн, ученый ICCP и ведущий автор исследования.
В свою очередь, изменения в объеме морского льда в Южном океане влияют на накопление углерода как за счет глубоководного образования, так и за счет взаимодействия с восходящей водой. Морской лед содержит очень мало соли, поэтому, когда океанская вода замерзает в лед, оставшаяся вода является чрезвычайно соленым рассолом. Эта холодная соленая вода очень плотная, опускается на дно океана и образует дно Антарктики. По мере того как климат становится холоднее, происходит образование большего количества морского льда и образование большего количества рассола и более тяжелых донных вод. Морской лед в конечном счете растет в ледниковых условиях, пока не покрывает большую часть Южного океана. Это означает, что водный апвеллинг из глубокого океана достигает поверхности под морским льдом. «В глубоких океанских водах накапливается большое количество углерода, поэтому до масштабного сжигания ископаемого топлива подъем воды в Южном океане был источником углерода в атмосферу», - объясняет д-р Юн Янг Квон, руководитель проекта ICCP и компания. - автор исследования. Она добавляет: «Если бы ледяной покров покрывал область апвеллинга в ледниковых условиях, он мог бы служить прикрытием для выделения газа углекислого газа».
Чтобы исследовать физическое воздействие морского льда на океан, группа использовала компьютерную модель климата для проведения моделирования, которое охватывало последние 784 000 лет климатической истории Земли, охватывающей последние восемь ледниковых циклов. «Модельный эксперимент уникален, потому что предыдущие исследования охватывали только один период времени, обычно снимок« Последний ледниковый максимум »21 000 лет назад, или использовали модели, которые были слишком просты, чтобы охватить эти процессы в Южном океане», - говорит Тобиас Фридрих, соавтор исследование. «Это позволило нам впервые взглянуть на время воздействия морского льда в дополнение к оценке их величины». Команда использовала отдельную модель для углеродного цикла для количественной оценки воздействия изменений морского льда и океанической циркуляции на атмосферный углекислый газ.
Их результаты показывают, что морской лед оказывает наибольшее влияние на накопление углерода через образование антарктической донной воды, вызывая снижение концентрации CO2 в атмосфере на 30 ppm. «Увеличение образования морского льда в ледниковые периоды приводит к увеличению разницы в плотности между донными и надводными водами», - говорит д-р Аксель Тиммерманн, соавтор исследования и директор МККП. «Чем больше разница в плотности между двумя водными массами, тем сложнее их смешивать». Уменьшенное смешивание означает, что в глубоком океане может храниться больше углерода. Важно отметить, что этот процесс связан с созданием морского льда в Южном океане, который может произойти в начале ледникового цикла. Позднее в ледниковом цикле морской лед покрывает достаточно большую площадь Южного океана, чтобы он мог «укрыть» выделение углекислого газа из восходящей воды , вызывая дальнейшее снижение уровня в атмосфере на 10 частей на миллион.
«Результаты показывают, что морской лед Южного океана может быстро реагировать на охлаждение климата, сильно усиливая ледниковые циклы», - говорит Карл Штайн. Однако, прежде чем загадка ледникового климата и углеродного цикла будет завершена, нужно сделать гораздо больше. «Мы до сих пор не знаем, как инициируется начальное охлаждение и восстановление атмосферного углерода, но мы думаем, что это связано с ростом ледяных щитов в Северном полушарии и соответствующими изменениями солености океана» , - объясняет Аксель Тиммерманн. Источник
Оценили 5 человек
5 кармы