Одним из самых драматических черт недавнего изменения климата является снижение летний арктический морской лед, Последствия этой летней потери льда для северного Арктические экосистемы, и климат как в местном масштабе и далее в поле, уже ощущаются.

Менее известны драматические изменения в зимний период морского льда в таких регионах, как Гренландией и Исландией морей, где сокращение в течение последних лет 30 не имеет аналогов, так как 1900, когда лед записей в регионе началась.

В исследовании, опубликованном в Изменение климата, природы, мы показываем, что потеря морского льда в этой субполярной области влияет на производство плотной воды, которая образует самую глубокую часть Атлантическая меридиональная обратная циркуляция (АМОК). AMOC - это циркуляция океана, которая несет теплую воду из тропиков к северу в верхних слоях Атлантики с обратным потоком холодной воды на юг на глубину. Таким образом, эффект этих изменений может означать более холодный климат в Западной Европе.

Потеря зимы морского льда

Большая часть плотной воды в АМОК производится в Гренландском и Исландском морях путем переноса тепла и влаги из океана в атмосферу. Передача тепла делает поверхностные воды в этих регионах более холодными, более солеными и плотными, в результате чего конвективное опрокидывание толщи воды. Он также служит для нагревания атмосферы в этой части мира, что часто приводит к отличительным облачных образований видели в спутниковых изображений региона.

Сколько передачи тепла, или атмосферного воздействия, происходит, зависит от величины разности температур воздуха на море и скорости приземного ветра. В результате, это, как правило, по величине вблизи кромки льда моря, где холодный и сухой полярный воздух первая вступает в контакт с теплыми поверхностными водами.

R / V Knorr в штормовых условиях вблизи Исландии, где произошел большой перенос тепла и влаги из океана в атмосферу. Kjetil Våge

Морское ледовое отступление и конвекция океана

В нашем исследовании мы показываем, что отступление зимнего морского льда привело к значительному уменьшению интенсивности океанической конвекции в Гренландском и Исландском морях. Эти изменения повышают вероятность того, что меньше тепла будет передано из океана в атмосферу в этих регионах, что приведет к более слабой АМОК, что, в свою очередь, означает, что менее субтропическая вода привозится на север и, в конечном счете, может охладить Европу.

В дополнение к большой атмосферным воздействиям, океаническая конвекция обычно происходит в тех регионах, где наблюдается слабый контраст вертикальной плотности, как правило, в пределах замкнутого тока океана, известном как циклонического круговорота. Это делает его более легким для конвективного переворачивания распространяется на больших глубинах в океане. До недавнего времени круговороты в Гренландии и Исландии морей, которые предобуславливания для океанической конвекции не были расположены близко к кромке льда, и, как следствие, атмосферным воздействиям был большим, что приводит к глубокой конвективной опрокидыванием.

Тем не менее, зимнее отступление морского льда теперь сдвинуло районы наибольшего атмосферного воздействия от этих круговоротов. Другими словами, регионы, в которых наибольшее воздействие находятся, и области, наиболее восприимчивые к глубокой океанской конвекции, раздвинулись. С 1970s это привело к приблизительному уменьшению 20% величины этого форсирования или переносу тепла от океана к атмосфере по Исландскому и Гренландскому морю.

R / V Knorr в штормовых условиях вблизи Исландии, где произошел большой перенос тепла и влаги из океана в атмосферу. Kjetil VågeВоздействие на океан и Европу

Используя модель океана смешанного слоя, мы исследовали влияние этого снижение атмосферного воздействия. В Гренландском море показано, что снижение в принуждении, скорее всего, приведет к фундаментальным переходом в характере океанической конвекции там. Действительно, наши результаты моделирования предполагают переход от состояния промежуточной глубины конвекции, в которой происходит только мелкая конвекция.

По мере того как Гренландское море обеспечивает большую часть средней глубины воды, заполняющей Северных морей, этот переход имеет потенциал для изменения температуры и солености характеристики этих морей. В Исландии море, мы покажем, что дальнейшее сокращение атмосферных воздействий имеет потенциал, чтобы ослабить местную океаническую циркуляцию, что в последнее время было показано, поставлять треть плотной воды до глубокая часть АМОК.

Наблюдения, прокси и моделирование свидетельствуют о том, что недавно произошло ослабление AMOC, и модели прогнозируют, что это замедление продолжится. Такое ослабление АМОК оказало бы резкое воздействие на климат Северной Атлантики и Западной Европы. В частности, это уменьшит объем теплой воды, транспортируемой на поверхность в западную Европу. Это уменьшит источник тепла, который сохранит климат в регионе.

Несмотря на значительную дискуссию относительно динамики АМОК, одним из предлагаемых механизмов его текущего и прогнозируемого снижения является освежение поверхностных вод - например, из-за увеличения талой воды из Гренландского ледяного покрова. Более низкая соленость уменьшает плотность поверхностных вод, что затрудняет океаническую конвекцию.

Однако большая часть этого стока пресной воды может быть экспортирована в экватор через граничная токовая система окружающей Гренландии. Это ограничивает прямое распространение на гирены в Гренландском и Исландском морях, где происходит океаническая конвекция. Поэтому необходима дальнейшая работа, чтобы определить, как и где - и в какие временные рамки - эта пресная вода проникает в Северную Атлантику.

Однако наши результаты показывают, что могут быть задействованы другие возможные механизмы замедления работы АМОК, такие как уменьшение величины атмосферного воздействия, которое вызывает конвективное опрокидывание в Гренландском и Исландском морях. Этот процесс также привел бы к замедлению деятельности АМОК, что еще раз снизило бы потепление, которое испытывает Европа. Наши результаты укрепили идею о том, что в теплой Европе требуется холодная Северная Атлантика, которая позволяет переносить большие количества тепла и влаги из океана в атмосферу. Таким образом, потепление в Северной Атлантике с соответствующим отходом зимнего морского льда может привести к охлаждению Европы за счет замедления АМОК.

Сохраняются ли эти передачи в будущем, остается открытым вопросом, равно как и их влияние на AMOC и европейский климат.

Об авторах

Кент Мур, профессор физики в Университете Торонто.
Ян Ренфрю - профессор метеорологии Университета Восточной Англии.
Кетил Воге является научным сотрудником в области физической океанографии в Бергенском университете.
Роберт Пикарт - старший научный сотрудник по физической океанографии в Океанографическом институте Вудс-Хоул.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.