Антарктичні течії розкривають кліматичний пульс Землі

Керни океанічних відкладень виявляють пов’язані з кліматом коливання в Антарктичній циркумполярній течії в минулі епохи. Антарктична циркумполярна течія суттєво впливає на глобальну обертальну циркуляцію, обмін теплом і CO2 між океаном і атмосферою, а також на стабільність льодовикових покривів Антарктиди. Глобальна спільна дослідницька група під керівництвом Інституту Альфреда Вегенера та Земної обсерваторії Ламонта-Доерті проаналізувала відкладення з південної частини Тихого океану, щоб реконструювати швидкість течії за останні 5,3 мільйона років.

Їхні дані показують, що під час льодовикових періодів течія сповільнювалася; під час міжльодовикових періодів він прискорився. Отже, якщо нинішнє глобальне потепління посилиться в майбутньому, це може означати, що Південний океан накопичує менше CO2 і що більше тепла досягає Антарктиди. Дослідження щойно було опубліковано в журналі Nature .

Що переміщує в 100 разів більше води, ніж усі річки Землі разом узяті, має 2000 кілометрів у поперечнику в найширшому місці й тягнеться аж до глибокого моря? Антарктична циркумполярна течія (АКЦ). У минулому ця система океанських течій, найпотужніша на Землі, була піддана значним природним коливанням, як показав останній аналіз кернів осадових відкладень. Холодніші фази в пліоцені та наступному плейстоцені, під час яких ACC сповільнився, корелюють із просуванням Західно-Антарктичного льодовикового щита. У більш теплі фази ACC прискорювався, що супроводжувалося відступом льодовикового покриву.

«Цю втрату льоду можна пояснити збільшенням перенесення тепла на південь», — каже доктор Френк Лемі, дослідник відділу морської геології Інституту Альфреда Вегенера Центру полярних і морських досліджень імені Гельмгольца (AWI) і перший автор Вивчення природи. «Потужніше ACC означає, що більше теплої глибокої води досягає краю шельфового льодовика Антарктиди».

Відповідь на зміну клімату та збір даних

«АКК має великий вплив на розподіл тепла та зберігання CO2 в океані. До недавнього часу залишалося незрозумілим, як ACC реагує на кліматичні коливання, і чи зміни в ACC зміщують або посилюють наслідки потепління», — говорить Ламі. «Тому, щоб покращити прогнози нашого майбутнього клімату та стабільності антарктичного крижаного щита за допомогою комп’ютерного моделювання, нам потрібні палеодані, які можуть розповісти нам щось про інтенсивність ACC у минулих теплих фазах в історії Землі».

Щоб зібрати ці дані, у 2019 році міжнародна експедиція під керівництвом Ламі та геохіміка Гізели Вінклер з Обсерваторії Землі Ламонта-Доерті Колумбійського університету (США) вирушила в центральну частину південної частини Тихого океану на борту бурового судна JOIDES Resolution. Там, у субантарктичній зоні, дослідницька група видобула два великі бурильні керни, зібрані на глибині 3600 метрів. «Місця для буріння розташовані поблизу точки Немо, точки на Землі, яка є найвіддаленішою від будь-якої суші чи острова, де ACC протікає без жодного впливу з боку континентальних масивів суші», — пояснює професор Хельге Арц, морський геолог з Інституту Лейбніца. для дослідження Балтійського моря у Варнемюнде та один із головних авторів дослідження. «Використовуючи осадові відкладення в цьому регіоні, ми можемо реконструювати його середню швидкість потоку в минулому».Керни океанічних відкладень виявляють пов’язані з кліматом коливання в Антарктичній циркумполярній течії в минулі епохи.

Фон: Антарктична циркумполярна течія

Як кругова течія, що тече за годинниковою стрілкою навколо Антарктиди, Антарктична циркумполярна течія (ACC) з’єднує Атлантичний, Тихий та Індійський океани. Таким чином, він відіграє ключову роль у глобальній циркуляції океану та, через атлантичний конвеєр, зрештою впливає на клімат у Європі. Під впливом потужних західних вітрів субантарктичної зони, а також різницею температур і солоності між субтропіками та Південним океаном, ACC утворює бар’єр для теплих поверхневих вод субтропіків на шляху до Антарктики. При цьому в нього впадає порівняно тепла глибинна вода з Атлантики і Тихого океану.

Великі океанські коловороти, які утворюються в АСС і рухаються на південь, разом із підйомом глибокої води, переносять тепло до шельфових льодів на окраїні континенту, особливо в тихоокеанському секторі Антарктики. Крім того, апвелінг, створений ACC, приносить поживні речовини на поверхню, що стимулює ріст водоростей, посилюючи при цьому експорт біологічного вуглецю в глибоке море, а також транспорт CO2, який викидається в атмосферу.