Ледяные циклы Земли усиливались антарктическим морским льдом

Во время прошлых ледниковых периодов Земля была примерно на 6 °C холоднее, а континенты Северного полушария были покрыты ледяными щитами толщиной до 4 километров. Однако планета не была бы настолько холодной, а ледники такими огромными, если бы не влияние морского льда на другой стороне планеты.

К такому выводу пришло исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America учеными из Центра климатической физики Института фундаментальных наук (ICCP) в Пусане, Южная Корея, и Гавайского университета в Маноа, США. Они выяснили, что в ледниковых условиях морской лед в Южном океане не только препятствует выделению углекислого газа из поверхностных вод в атмосферу, но и увеличивает хранение углерода в глубинах океана. Эти процессы запирают в океане дополнительный углерод, который в ином случае попал бы в атмосферу в виде CO₂, способствуя потеплению и уменьшая амплитуду оледенений.

Известно, что концентрация CO₂ в атмосфере во время холодных ледниковых периодов была на 80–100 ppm ниже доиндустриального уровня (280 ppm). Поскольку ледники также сокращали запасы углерода на суше, недостающий углерод должен был храниться в океане. Ученые давно подозревали, что ключевую роль в этой перестройке глобального углеродного цикла играет Южный океан из-за формирования там самых плотных глубинных вод («антарктических придонных вод») и активного подъема глубинных вод к поверхности.

Исследователи использовали климатическую компьютерную модель для симуляций, охвативших последние 784 000 лет истории климата Земли. Результаты показали, что морской лед сильнее всего влияет на хранение углерода через формирование антарктических придонных вод, вызывая снижение атмосферного CO₂ на 30 ppm. «Усиленное образование морского льда в ледниковые периоды увеличивает разницу в плотности между придонной водой и водой выше, что затрудняет их смешивание и позволяет хранить больше углерода на глубине», — поясняет соавтор работы доктор Аксель Тиммерманн. Позже в ледниковом цикле морской лед покрывает достаточно большую площадь, чтобы «закупорить» выделение CO₂ из поднимающихся вод, что снижает уровень в атмосфере еще на 10 ppm.

«Результаты показывают, что морской лед Южного океана может быстро реагировать на похолодание климата, сильно усиливая ледниковые циклы», — говорит ведущий автор исследования доктор Карл Штайн. Однако для полного понимания механизмов ледникового климата предстоит еще много работы, в частности, по изучению роли ледяных щитов Северного полушария и изменений солености океана.