Естественные колебания океанической температуры в Северной Атлантике оказывают существенное воздействие на климат в Северном полушарии. Эти колебания — результат сложного «танца» между силами природы. Однако исследователи из Aarhus University теперь могут продемонстрировать, что солнечная активность и воздействия вулканических извержений участвуют в этом «танце» на протяжение только последних двух столетий.
Учёные из Aarhus University проанализировали и сравнили солнечное энерговыделение и вулканическую активность за последние 450 лет с реконструированными колебаниями океанической температуры за тот же период.
Результаты сравнения показали, что в течение последних 250 лет — начиная с периода, известного как Малый ледниковый период (МЛП) — можно проследить четкую корреляцию, при которой внешние силы, то есть энергетический цикл Солнца и влияния вулканических извержений, сопровождаются соответствующими колебаниями температуры с запаздыванием примерно в 5 лет.
За последние 2 столетия, то есть во время МЛП, связь не была столь сильна, а температура Атлантического океана, в большей степени, следовала собственному ритму.
Результаты проведенного исследования были недавно опубликованы в научном журнале «Nature Communications».
В дополнение к объяснению ещё одной части головоломки, связанной с пониманием сложного взаимодействия сил природы, которые контролируют климат, датские учёные проложили свой путь для соединения двух конкурирующих интерпретаций происхождения колебаний.
Температурные колебания обнаружены на рубеже тысячелетий
Климат определяется на основе данных усреднённых температур, зарегистрированных в течение 30 лет. Таким образом, Северная Европа характеризуется теплым, влажным климатом в сравнении с другими регионами в тех же широтах. Это связано с Североатлантическим течением (часто упоминающимся как Гольфстрим) — мощным океаническим течением, которое транспортирует относительно теплую воду от северо-западной части Северной Атлантики к морю у берегов Северной Европы.
На рубеже нового тысячелетия, тем не менее, климатологам стало известно, что средняя температура Атлантического океана была не совсем стабильной, а фактически колебалась с той же скоростью, что и по всей Северной Атлантике. Это явление называют Атлантической мультидекадной осцилляцией (АМО), состоящей из относительно теплых периодов, длящихся 30-40 лет, сменяющихся прохладными периодами, аналогичной продолжительности. Исследователи смогли идентифицировать крошечные систематические изменения в температуре воды в Северной Атлантике, используя данные, собираемые морскими судами в течение последних 140 лет.
Хотя колебания температуры невелики — менее 1 С — среди исследователей климата бытует мнение, что АМО оказывало значимое влияние на климат в районе Северной Атлантики в течении тысяч лет, но до сих пор не возникало сомнений в том, что это могло вызвать медленный ритм изменения температуры Атлантического океана.
Одна модель объясняет это явление внутренней изменчивостью в океанической циркуляции, вторая — колебаниями в количестве солнечной энергии, поступающей на Землю, и последствиями вулканических извержений. Оба эти коэффициента известны как «внешние силы», оказывающие влияние на радиационный баланс Земли.
По словам Mads Faurschou Knudsen из Department of Geoscience Aarhus University, который является автором научной публикации, проведенные исследования показывают, что начиная с Малого ледникового периода наблюдается корреляция между известными внешними силами и колебаниями температуры в океане, сказывающимися на климате планеты. В то же время исследования показывают, что солнечная активность и вулканические извержения могут быть не единственными движущими силами АМЛ, поэтому объяснение следует искать в сложном взаимодействии многих природных механизмов, отмечет Knudsen.
Учёный убеждён, что эти колебания происходят на основе равномерной увеличивающейся океанической температуры в течении последних 50 лет — увеличении, обусловленным глобальным потеплением.
Исследователи попытались создать компьютерные модели явления начиная с открытия АМО, однако при их создании крайне сложно воссоздать фактический сигнал. Knudsen и его коллеги объединили все доступные данные собственных архивов Земли, то есть предыдущих исследований таких элементов, как радиоактивные изотопы и вулканический пепел, найденных в кернах льда. Это позволило получить информацию о солнечном энерговыделении и вулканической активности за последние 450 лет. После этого исследователи сравнили данные с реконструкциями температурного ритма АМО за тот же период,
Результаты обеспечивают новый и очень важный взгляд на явление АМО, потому что они основаны на данных, а не на компьютерных моделях, которые по своей сути могут быть недостоверными и неполными. Проблема заключается в том, что модели не полностью описывают все физические корреляции и обратные связи в системе, отчасти потому что они не до конца изучены. А когда модели неспособны воспроизвести фактически сигнал АМО, трудно понять, уловили ли они сущность явления АМО — солнечное воздействие и вулканическую активность.
Объяснение того, как внешние силы, такие как Солнце и вулканы могут управлять климатом, может быть представлено так: Солнце нагревает океан, в то время как пепел от вулканических извержений, ограждает океан от солнечного излучения, тем самым способствуя его охлаждению. Тем не менее, вряд ли всё так просто.
По словам Knudsen, колебания океанической температуры характеризуются запаздыванием во времени примерно на 5 лет относительно пиков, которые можно отследить в проявлениях внешних сил. Тем не менее прямое влияние вулканических извержений можно заметить в том же году в виде незначительного изменения глобальной атмосферной температуре, то есть с менее выраженной задержкой о времени.
Среди исследователей Солнца и метеорологов весьма распространена новая теория, суть которой заключается в том, что Солнце может управлять изменениями климата посредством значимых изменений в ультрафиолетовом излучении, которые обусловлены изменениями солнечной активности во время одиннадцатилетнего цикла. Ультрафиолетовое излучение нагревает стратосферу, в частности, за счет производства озона, который может оказывать влияние на систему ветров и тем самым косвенно и на глобальные океанические течения, объясняет Knudsen.
Однако он подчеркивает, что исследователи ещё не до конца поняли, как изменения в стратосфере могут повлиять на океанические течения на Земле.
