Коли ми говоримо про зміну клімату, зазвичай уявляємо підвищення температури, танення льодовиків і зростання рівня моря. Але в океанах відбувається ще один, менш помітний процес — перебудова глобальної циркуляції води. І, як показує нове дослідження, ключову роль у цьому може відігравати Антарктида.
Робота, опублікована в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, демонструє: під час двох останніх виходів Землі з льодовикових періодів танення антарктичного крижаного щита тимчасово посилювало розшарування вод у Південному океані. Це сповільнювало перемішування поверхневих і глибинних вод та впливало на роботу глобальної океанічної «конвеєрної стрічки».
Дослідження очолив Франсуа Фріпіа з Max Planck Institute for Chemistry та Université Libre de Bruxelles у співпраці з науковцями з Princeton University і Alfred Wegener Institute.
Льодовикові гойдалки Землі
Протягом останніх трьох мільйонів років клімат нашої планети неодноразово змінювався: тривалі льодовикові епохи чергувалися з теплішими міжльодовиковими періодами. Під час максимумів похолодання величезні льодові щити вкривали значні частини Північної Америки та Європи.
Коли ж починалося потепління, крига поступово танула — і це змінювало не лише ландшафти, а й циркуляцію океанів.
Найчастіше вчені досліджували вплив танення льодів Гренландії на Північну Атлантику. Відомо, що прісна вода може послаблювати Атлантичну меридіональну циркуляцію — систему течій, яка допомагає підтримувати м’який клімат у Європі. Натомість роль Антарктиди довгий час залишалася менш вивченою.
Південний океан — центр кліматичної системи
Південний океан оточує Антарктиду та з’єднує Атлантичний, Індійський і Тихий океани. Це своєрідний «вузол» глобальної циркуляції. Крім того, саме тут відбувається активний обмін газами між атмосферою і глибокими водами океану. А глибинні води — це гігантський резервуар вуглецю, який містить приблизно у сто разів більше CO₂, ніж атмосфера.
Робота цього океанічного механізму значною мірою залежить від стратифікації — розшарування води на шари різної густини. Якщо верхні та нижні шари погано перемішуються, циркуляція сповільнюється.
«Океан можна порівняти з величезною машиною, що перерозподіляє тепло й вуглець по планеті. Коли ця машина стає надто розшарованою, її робота гальмується», — пояснюють автори дослідження.
Діатомеї як архів клімату
Щоб зазирнути в далеке минуле, вчені проаналізували керни донних відкладів із Південного океану. Основним джерелом інформації стали діатомеї — мікроскопічні водорості з кремнієвими оболонками.
Їхні «панцирі» накопичуються в осадах і зберігають ізотопний підпис умов, у яких вони жили. Таким чином, діатомеї виступають природним архівом давнього клімату та стану океану.
Що відбувалося під час танення криги
Результати показали: у періоди виходу з льодовикових епох біля узбережжя Антарктиди стратифікація різко посилювалася. Причина — масовий приплив прісної води від танення льодовиків.
Прісна вода легша за солону, тому вона формує верхній шар, який перешкоджає перемішуванню з глибшими, холоднішими та багатими на вуглець водами.
Водночас північніше, поблизу полярного фронту, ситуація була іншою. Тут поєднання прісної води та сильних західних вітрів сприяло підняттю глибинних вод на поверхню. Це підтримувало певний рівень вентиляції океану й обмін із атмосферою. Отже, система не «зупинялася» повністю. Вона перебудовувалася.
Вплив на атмосферу та завершення льодовикових епох
Підняття глибинних вод могло сприяти вивільненню вуглекислого газу в атмосферу. А це, своєю чергою, посилювало потепління, допомагаючи завершити льодовикові періоди. Таким чином, Антарктида виступає не лише пасивним індикатором клімату, а й активним регулятором глобальних процесів.
Чому це важливо сьогодні
Сучасне танення антарктичних льодовиків відбувається в умовах антропогенного потепління. І хоча масштаби та швидкість змін відрізняються від давніх періодів, механізми можуть бути подібними.
Якщо стратифікація Південного океану посилиться, це може:
- змінити поглинання океаном вуглецю;
- вплинути на глобальну циркуляцію;
- прискорити або, навпаки, тимчасово сповільнити окремі кліматичні процеси.
Антарктида — це не просто крижана пустеля на краю світу. Це один із невидимих диригентів кліматичної системи Землі. І щоб передбачити майбутнє планети, нам потрібно краще розуміти, як працює цей холодний, але надзвичайно впливовий регіон.