Будущее потепление в субтропиках ускоряет изменение климата в тропиках

Климатические модели предсказывают значительное потепление тропических океанов в ответ на будущие выбросы от сжигания ископаемого топлива. Это потепление может влиять на феномен Эль-Ниньо и смещать погодные и осадочные режимы по всему миру. Несмотря на устойчивое моделирование, происхождение этого ускоренного тропического потепления оставалось загадкой. Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature Climate Change, пришло к выводу, что основной причиной является изменение климата вне тропиков.

Будущее потепление на Земле будет неравномерным. Изменения атмосферной и океанической циркуляции, а также облачные процессы определят, какие регионы будут нагреваться быстрее, а какие — медленнее относительно глобального среднего показателя. Команда ученых из Центра климатической физики Института фундаментальных наук (IBS Center for Climate Physics, ICCP) в Пусанском национальном университете (Южная Корея) и их международные коллеги разработали новый метод, который разделяет вклады локальных и удаленных физических процессов, вызывающих потепление в заданном регионе, сосредоточившись на тропиках.

Исследователи обнаружили, что ожидаемое будущее потепление в тропиках (15°ю.ш.–15°с.ш.) в основном происходит из-за потепления в субтропических регионах (16°–32°с.ш. и 16°–32°ю.ш.). «Чтобы понять это удивительное явление, нужно понять, как разные области взаимодействуют друг с другом в климатическом отношении», — говорит доктор Мальте Штукер из ICCP, ведущий автор исследования.

В субтропиках воздух в верхних слоях атмосферы опускается, создавая высокое давление у поверхности. На высоте около 10–15 км это нисходящее движение «всасывает» тропический воздух. Возникающая крупномасштабная атмосферная циркуляция называется ячейкой Хадли, а её приповерхностная ветвь, известная как пассатная циркуляция, переносит относительно сухой субтропический воздух обратно в тропики. Из-за вращения Земли пассаты также вызывают подъем холодных глубинных вод в тропической части Тихого и Атлантического океанов.

«В ответ на увеличение выбросов парниковых газов будущее потепление в субтропиках замедлит атмосферную ячейку Хадли», — добавляет Штукер. Это приведет к ослаблению приповерхностных пассатов, уменьшению подъема холодной океанской воды и последующему потеплению поверхности моря. Кроме того, более слабая ячейка Хадли означает, что поднимается меньше влажного воздуха, а облачный покров в большей части тропиков уменьшается, увеличивая количество солнечного света, достигающего поверхности. «Это может дополнительно усугубить будущее потепление в тропиках», — говорит Аксель Тиммерманн, директор ICCP и соавтор исследования.

Для этих выводов авторы использовали компьютерную модель глобальной климатической системы, запустив её для современных и будущих условий с повышенным CO₂. Навязывая дополнительную энергию, связанную с изменением CO₂, либо в тропиках, либо в субтропиках, команда обнаружила, что антропогенное потепление в субтропиках вызывает примерно на 40% большее будущее изменение температуры поверхности океана в тропиках, чем если бы такое же количество дополнительной энергии поступало в атмосферу Земли непосредственно в тропиках.

Исследование представляет новую парадигму для понимания паттернов будущего глобального потепления и возникающих региональных различий. «Потепление в одной области может влиять на степень потепления в другом месте. Мы начинаем осознавать, насколько сильно разные области связаны в климатической системе», — говорит соавтор профессор Фэй-Фэй Джин из Гавайского университета (США).

Новое исследование также указывает на возможность того, что будущее сокращение загрязнения воздуха в азиатских странах может привести к региональному потеплению в субтропиках, которое, в свою очередь, способно запустить каскад потепления, затрагивающий даже тропики. Однако для количественной оценки влияния контроля качества воздуха на климат необходимо провести дополнительные исследования.