Гигантские волны, чудовищные ветра и сильнейшее течение Земли: почему Южный океан — это глобальная кухня погоды

Южный океан — это дикая и динамичная стихия, где наблюдаются самые сильные ветра и самые большие волны на планете. Он является домом для айсбергов размером с город и крупнейшего в мире океанического течения, а также крошечных турбулентных потоков.

Этот океан критически важен для природных систем Земли. Он формирует плотную воду, которая заполняет глубины мирового океана, аккумулирует тепло и углерод от антропогенного глобального потепления и контролирует поток тепла к гигантскому ледяному щиту Антарктиды — главной угрозе неконтролируемого роста уровня моря.

Новая научная статья суммирует современное понимание Южного океана, его изменений и пробелов в знаниях. Ученые регулярно отправляются в его самые удаленные ледяные районы, но для защиты этого жизненно важного актива необходимы совместные усилия научного сообщества и общества.

Массы льда под угрозой

Антарктический ледяной щит, эквивалентный 58 метрам глобального уровня моря, вытекает в океан в виде шельфовых ледников. Многие из них подтачиваются снизу более теплой водой или разрушаются быстрее, чем раньше. Миллионы квадратных километров поверхности океана замерзают в морской лед, который отражает солнечный свет и защищает шельфы от волн. После десятилетий стабильности площадь морского льда в последние годы резко сократилась, что увеличивает нагрузку на ледники.

Наполнитель океанов Земли

Морской лед формируется в небольших участках открытой воды — «полыньях», создаваемых холодными ветрами с Антарктиды. При образовании льда соль выбрасывается в воду, делая её более плотной. Эта плотная вода опускается турбулентными потоками в глубины, смешиваясь с вышележащими слоями. Вода, образующаяся всего в нескольких небольших регионах Антарктиды, составляет около 40% объема мирового океана. Назад к поверхности её поднимают турбулентные вихри, подобные тем, что возникают при размешивании молока в чае.

Климатическая система под угрозой

Цикл циркуляции воды от поверхности Южного океана в глубину и обратно занимает сотни лет. Вода, возвращающаяся сегодня на поверхность, подобна капсуле времени, отражающей более холодный доиндустриальный климат. Вода, опускающаяся сегодня, поглотила больше углерода для хранения в глубине, что сдерживает потепление.

Однако модели и наблюдения показывают, что сокращение морского льда и шельфовых ледников ослабляет эту систему. Вода становится теплее, менее соленой и более плавучей, а значит, менее склонной к погружению. Это ведет к снижению хранения углерода и дальнейшему потеплению атмосферы.

Многое еще неизвестно

Проведение измерений в Южном океане чрезвычайно сложно из-за удаленности и суровых условий, что приводит к дефициту данных. Приоритетами для будущих исследований являются наблюдения за температурой океана и таянием под шельфовыми ледниками, а также долгосрочные измерения формирования плотной воды.

Больше данных необходимо для мониторинга изменений, раннего предупреждения о значимых климатических событиях (например, коллапсе ледяного щита) и для проверки климатических моделей, на которые полагаются правительства и общество. Однако наблюдения дороги: эксплуатация австралийского исследовательского судна RV Investigator обходится более чем в 100 000 австралийских долларов в день, а новый спутник SWOT для измерения поверхности океана стоил более 1 млрд долларов США.

Эти затраты подчеркивают необходимость усиления международного сотрудничества для разработки более экономичных систем наблюдений, таких как дроны и дрейфующие роботизированные приборы. Научные приоритеты и финансирование должны отражать критическую важность изучения Южного океана, особенно в рамках Десятилетия наук об океане ООН.