Отключение термохалинной циркуляции - Shutdown of thermohaline circulation

Краткое изложение пути термохалинной циркуляции. Синие пути представляют собой глубоководные течения, а красные пути - поверхностные.

А неисправность или замедление термохалинной циркуляции это гипотеза эффект глобального потепления по основной циркуляции океана.

Исследование 2015 г. показало, что Атлантическая меридиональная опрокидывающаяся циркуляция (AMOC) за 200 лет ослабла на 15-20%.[1]

Общее

Дон Чемберс из Университет Южной Флориды Колледж морских наук отметил: «Ожидается, что основным эффектом замедления AMOC станет более прохладная зима и лето в Северной Атлантике, а также небольшое повышение уровня моря в регионе на побережье Северной Америки».[2] Джеймс Хансен и Макико Сато заявили:

Замедление AMOC, которое вызывает охлаждение на ~ 1 ° C и, возможно, влияет на погодные условия, сильно отличается от останова AMOC, который охлаждает Северную Атлантику на несколько градусов по Цельсию; последний имел бы драматические последствия для штормов и был бы необратимым в масштабе столетия.[3]

Спад атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции был связан с экстремальными региональными условиями. повышение уровня моря.[4]

Обзор 2017 года пришел к выводу, что есть убедительные доказательства прошлых изменений в силе и структуре AMOC во время резких климатических явлений, таких как Младший дриас и многие из Генрих события.[5]

Замедлять

Смотрите также: Холодная капля (Северная Атлантика)

Ломанн и Дима 2010 обнаружили ослабление AMOC с конца 1930-х годов.[6] Климатологи Майкл Манн штата Пенсильвания и Стефан Рамсторф от Потсдамский институт исследований воздействия на климат предположили, что наблюдаемая картина холода в течение многих лет температурных рекордов является признаком того, что Атлантический океан Меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) может ослабевать. Они опубликовали свои выводы в 2015 году и пришли к выводу, что циркуляция AMOC продемонстрировала исключительное замедление в прошлом веке, и что Гренландия Таяние является возможным фактором, при этом замедление роста AMOC с 1970-х годов было беспрецедентным за последнее тысячелетие.[7]

Исследование, опубликованное в 2016 году, обнаружило дополнительные доказательства значительного влияния повышение уровня моря для Восточное побережье США. Исследование подтверждает более ранние результаты исследований, которые определили этот регион как горячую точку для повышения уровня моря, с потенциалом отклонения в 3–4 раза по скорости подъема по сравнению со средним глобальным показателем. Исследователи связывают возможное усиление с механизмом циркуляции океана, называемым глубоководным образованием, который уменьшается из-за замедления AMOC, что приводит к более теплым водным карманам под поверхностью. Кроме того, в исследовании отмечается: «Наши результаты показывают, что более высокие темпы выбросов углерода также способствуют увеличению [повышения уровня моря] в этом регионе по сравнению со средними мировыми показателями».[8]

Неисправность

Смотрите также: Резкое изменение климата

Глобальное потепление могло бы в результате отключения термохалинная циркуляция, триггер охлаждения на Севере Атлантический, Европе и Северной Америке.[9][10] Это особенно повлияет на такие области, как Британские острова, Франция и Скандинавские страны, которые согреваются Дрейф Северной Атлантики.[11][12] Основные последствия, помимо похолодания в регионе, могут также включать увеличение числа крупных наводнений и штормов, обрушение планктон запасы, потепление или изменение количества осадков в тропиках или Аляска и Антарктида, более частые и интенсивные Эль-Ниньо события из-за связанных отключений Куросио, Leeuwin, и Восточно-австралийские течения которые связаны с той же термохалинной циркуляцией, что и Гольфстрим, или океаническое аноксическое событие — кислород (О
2) ниже уровня поверхности застоявшихся океанов полностью истощается - вероятная причина прошлого события массового вымирания.[13]

Влияние на погоду

Hansen et al. В 2015 году было обнаружено, что остановка или существенное замедление работы AMOC, помимо возможного вклада в крайниеEemian события вызовут более общее усиление суровой погоды. Дополнительное охлаждение поверхности за счет таяния льда увеличивает градиенты температуры на поверхности и в нижних слоях тропосферы, а также вызывает в моделировании значительное увеличение средних широт. Эдди энергия по всей тропосфере средних широт. Это, в свою очередь, приводит к увеличению бароклинность создается за счет более сильных температурных градиентов, что обеспечивает энергию для более суровых погодных явлений.

Многие из самых запоминающихся и разрушительных штормов в восточной части Северной Америки и Западной Европы, широко известные как суперштормы, были зимними циклоническими штормами, хотя иногда случаются поздней осенью или ранней весной, которые порождают ветры почти ураганной силы и часто большие количества ветра. снегопад. Продолжающееся потепление океанов низких широт в ближайшие десятилетия приведет к увеличению количества водяного пара для усиления таких штормов. Если это тропическое потепление сочетается с более прохладной Северной Атлантикой из-за замедления AMOC и увеличения энергии вихрей в средних широтах, мы можем ожидать более сильные бароклинные штормы.

Hansen et al. результаты, по крайней мере, предполагают, что сильное похолодание в Северной Атлантике из-за останова AMOC действительно вызывает более высокую скорость ветра. Прирост средней сезонной скорости ветра в северо-восточных ветрах относительно доиндустриальных условий достигает 10–20%. Такое процентное увеличение скорости ветра во время шторма приводит к увеличению рассеиваемой мощности шторма в ∼1,4–2 раза, поскольку рассеивание энергии ветра пропорционально кубу скорости ветра. Однако смоделированные изменения относятся к средним сезонным ветрам, усредненным по большим ячейкам сетки, а не к отдельным штормам.[14]

Наблюдения

2010 и ранее

В апреле 2004 г. гипотеза тот факт, что Гольфстрим отключается, получил импульс, когда ретроспективный анализ спутниковых данных США, казалось, показал замедление Североатлантический круговорот, северный водоворот Гольфстрима.[15]

В мае 2005 г. Питер Вадхамс сообщается в Времена (Лондон) о результатах исследований на подводной лодке под арктическим ледяным покровом, измеряя гигантские трубы холодной плотной воды, в которых холодная плотная вода обычно опускается до морское дно и заменяется теплой водой, образуя один из двигателей Североатлантического дрейфа. Он и его команда обнаружили, что дымоходы практически исчезли. Обычно существует от семи до двенадцати гигантских колонн, но Вадхамс обнаружил только две гигантские колонны, обе чрезвычайно слабые.[16][17]

В 2005 г. по результатам последнего такого измерения в 1992 г. наблюдалось 30% -ное сокращение теплых течений, несущих воду к северу от Гольфстрима. Авторы отметили неточности в измерениях.[18] После дискуссий в СМИ Детлеф Квадфазель отметил, что неопределенность оценок Брайдена и другие. высокий, но говорит, что другие факторы и наблюдения подтверждают их результаты, и последствия, основанные на палеоклимат записи показывают падение температуры воздуха до 10 ° C в течение десятилетий, связанное с резкими переключениями циркуляции океана при достижении определенного порога. Он пришел к выводу, что дальнейшие наблюдения и моделирование имеют решающее значение для обеспечения раннего предупреждения о возможном разрушительном нарушении кровообращения.[19] В ответ Квирин Ширмайер пришел к выводу, что причиной наблюдений были естественные вариации, но подчеркнул возможные последствия.[13][20]

В 2008 году Vage et al. сообщил «о возвращении глубокой конвекции к субполярному круговороту в морях Лабрадора и Ирмингера зимой 2007–2008 гг.», используя данные профилирующих поплавков с Программа Арго для документирования глубокого перемешивания »и« различных данных на месте, спутниковых данных и данных повторного анализа », чтобы установить контекст для явления. Это может иметь прямое отношение к наблюдениям за изменениями в поведении дымохода с холодной водой.[21]

В январе 2010 года Гольфстрим ненадолго соединился с Западно-Гренландское течение после нескольких недель колебания из-за крайне отрицательной фазы Арктическое колебание, временно отводя его к западу от Гренландии.[22][23]

Термохалинная циркуляция и пресная вода

Красный конец спектра указывает на замедление в этом представлении тенденции скорости, полученной по данным высотомера NASA Pathfinder с мая 1992 по июнь 2002 года. Источник: НАСА.

Тепло переносится с экватора полюс в основном атмосфера но также Океанские течения, с теплой водой у поверхности и холодной водой на более глубоких уровнях. Самый известный сегмент этого круговорота - Гольфстрим, ветряной круговорот, который транспортирует теплую воду из Карибский бассейн на север. Северная ветвь Гольфстрима, Североатлантический дрейф, является частью термохалинная циркуляция (THC), переносящий тепло дальше на север в Северную Атлантику, где его воздействие на атмосферу в атмосфере способствует потеплению Европы.

В испарение океанской воды в Северной Атлантике увеличивает соленость воды, а также охлаждая ее, оба действия увеличивают плотность воды на поверхности. Формирование морской лед дополнительно увеличивает соленость и плотность, потому что соль выбрасывается в океан при образовании морского льда.[24] Затем эта плотная вода опускается, и циркуляционный поток продолжает двигаться в южном направлении. Тем не менее Атлантическая меридиональная циркуляция при опрокидывании (AMOC) определяется разницей температуры и солености океана. Но пресная вода снижает соленость океанской воды и, таким образом, предотвращает опускание более холодной воды. Этот механизм, возможно, вызвал аномалию температуры холодной поверхности океана, наблюдаемую в настоящее время вблизи Гренландии (Холодная капля (Северная Атлантика) ).[25]

Глобальное потепление может привести к увеличению пресная вода в северных океанах путем таяния ледники в Гренландия, и увеличивая осадки, особенно через сибирские реки.[26][27]

Отключение AMOC может вызвать резкие массовые изменения температуры, которые произошли во время последний ледниковый период: серия События Dansgaard-Oeschger - быстрые колебания климата - могут быть связаны с воздействием пресной воды на высоких широтах, нарушающим ТГК. Пробеги модели 2002 года, в которых THC вынужден отключаться, показывают охлаждение - локально до 8 ° C (14 ° F).[28]

Исследования Флоридское течение предполагают, что Гольфстрим ослабевает с охлаждением, будучи самым слабым (на ~ 10%) во время Маленький ледниковый период.[29]

Субполярный круговорот

Недавние исследования (2017 г.) предполагают потенциальный конвекционный коллапс (перенос тепла) субполярный круговорот в Северной Атлантике, что привело к быстрому похолоданию с последствиями для секторов экономики, сельского хозяйства, водных ресурсов и управления энергией в Западной Европе и на восточном побережье Соединенных Штатов.[30] Frajka-Williams et al. В 2017 году было отмечено, что недавние изменения в охлаждении субполярного круговорота, теплые температуры в субтропиках и аномалии похолодания над тропиками увеличили пространственное распределение меридионального градиента температуры поверхности моря, которое не отражается Индекс AMO.[31]

Модели МГЭИК

На основе спаренных Модели общей циркуляции атмосферы и океана с 2001 года ТГК имеет тенденцию несколько ослабевать, а не прекращаться, и эффекты потепления перевешивают похолодание даже в Европе.[32] В Пятом оценочном отчете МГЭИК сообщалось, что это маловероятно что AMOC претерпит быстрый переход (высокая уверенность).[33]

В популярной культуре

Фильм Послезавтра преувеличивает сценарий, связанный с остановкой AMOC.

Научно-фантастический роман Кима Стэнли Робинсона На пятьдесят градусов ниже, том в его Наука в столице серия, изображает прекращение термохалинной циркуляции и усилия человечества противодействовать этому, добавляя большое количество соли в океан.

В романах Яна Дугласа «Звездный санитар» остановка AMOC вызвала ранний максимум ледникового покрова, который к середине 22 века покрыл большую часть Канады и северной Европы ледяным покровом.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Рамсторф, Стефан; Коробка, Джейсон Э .; Feulner, Георг; Манн, Майкл Э .; Робинсон, Александр; Резерфорд, Скотт; Шаффернихт, Эрик Дж. (2015). «Исключительное замедление в двадцатом веке в Атлантическом океане, изменившее циркуляцию» (PDF). Природа Изменение климата. 5 (5): 475–480. Bibcode:2015NatCC ... 5..475R. Дои:10.1038 / nclimate2554. ISSN  1758-678X. закрытый доступ PDF в репозитории документов ЮНЕП
  2. ^ Университет Южной Флориды (22 января 2016 г.). «Таяние ледникового покрова Гренландии может повлиять на глобальную циркуляцию океана и климат в будущем». Phys.org.
  3. ^ Хансен, Джеймс; Сато, Макико (2015). «Прогнозы, содержащиеся в статье« Таяние льда », и глобальные последствия».[мертвая ссылка ]
  4. ^ Инь, Цзяньцзюнь и Гриффис, Стивен (25 марта 2015 г.). «Событие экстремального повышения уровня моря связано с спадом AMOC». КЛИВАР.[мертвая ссылка ]
  5. ^ Жан Линч-Штиглиц (2017). «Атлантическое меридиональное опрокидывающее движение и резкое изменение климата». Ежегодный обзор морской науки. Bibcode:2017 ОРУЖИЕ .... 9 ... 83 л. Дои:10.1146 / annurev-marine-010816-060415.
  6. ^ Михай Дима; Геррит Ломанн (2010). "Свидетельства двух различных режимов крупномасштабных изменений циркуляции океана за последнее столетие" (PDF). Журнал климата. 23 (1): 5–16. Bibcode:2010JCli ... 23 .... 5D. Дои:10.1175 / 2009JCLI2867.1.
  7. ^ Стефан Рамсторф; Джейсон Э. Бокс; Георг Фойльнер; Майкл Э. Манн; Александр Робинсон; Скотт Резерфорд; Эрик Дж. Шаффернихт (2015). «Исключительное замедление в двадцатом веке в Атлантическом океане, изменившее циркуляцию» (PDF). Природа. 5 (5): 475–480. Bibcode:2015NatCC ... 5..475R. Дои:10.1038 / nclimate2554.
  8. ^ Муни, Крис (1 февраля 2016 г.). «Почему восточное побережье США может быть главной« горячей точкой »для повышения уровня моря». Вашингтон Пост.
  9. ^ Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн (20 декабря 2004 г.). «Отключение системы кровообращения может иметь катастрофические последствия, - говорят исследователи». ScienceDaily.
  10. ^ «Возможные экономические последствия прекращения циркуляции термохалина: применение ФОНДА». CiteSeerX  10.1.1.175.5994. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  11. ^ «Факты о погоде: дрейф Северной Атлантики (Гольфстрим) - Погода в Великобритании - weatheronline.co.uk».
  12. ^ "Североатлантическое дрейфующее течение".
  13. ^ а б Ширмайер, Квирин (2007). «Циркуляция океана шумная, не глохнет». Природа. 448 (7156): 844–5. Bibcode:2007Натура.448..844С. Дои:10.1038 / 448844b. PMID  17713489.
  14. ^ Дж. Хансен, М. Сато, П. Харти, Р. Руди, М. Келли, В. Массон-Дельмотт, Дж. Рассел, Г. Целиудис, Дж. Цао, Э. Риньо, И. Великогна, Э. Кандиано, К. фон Шукманн, П. Хареча, А. Н. Легранд, М. Бауэр, К.-В. Ло (2015). «Таяние льда, повышение уровня моря и супер-бури: данные палеоклимата, моделирование климата и современные наблюдения показывают, что глобальное потепление на 2 ° C очень опасно». Обсуждения химии и физики атмосферы. 15 (14): 20059–20179. Bibcode:2015ACPD ... 1520059H. Дои:10.5194 / acpd-15-20059-2015.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  15. ^ Спутники фиксируют ослабление Североатлантического течения. НАСА, 15 апреля 2004 г.
  16. ^ Лик, Джонатан (8 мая 2005 г.). «Британия столкнется с большим похолоданием по мере замедления океанского течения». Санди Таймс.
  17. ^ Замедление Гольфстрима? RealClimate.org, 26 мая 2005 г.
  18. ^ Ф. Пирс. Отсутствие океанского течения вызывает опасения по поводу мини-ледникового периода. NewScientist, 30 ноября 2005 г.
  19. ^ Quadfasel D (декабрь 2005 г.). «Океанография: Атлантический конвейер тепла замедляется». Природа. 438 (7068): 565–6. Bibcode:2005Натура.438..565Q. Дои:10.1038 / 438565a. PMID  16319866.
  20. ^ Ширмайер, Квирин (2007). «Изменение климата: изменение моря». Природа. 439 (7074): 256–60. Bibcode:2006Натура.439..256S. Дои:10.1038 / 439256a. PMID  16421539. (требуется подписка); смотрите также «Сводка изменения атлантической циркуляции». RealClimate.org. 19 января 2006 г.
  21. ^ Våge, Kjetil; Пикарт, Роберт С .; Тьерри, Вирджиния; Ревердин, Жиль; Ли, Крейг М .; Петри, Брайан; Agnew, Tom A .; Вонг, Эми; Рибергаард, Мадс Х. (2009). «Неожиданное возвращение глубокой конвекции в приполярную северную часть Атлантического океана зимой 2007–2008 гг.». Природа Геонауки. 2 (1): 67–72. Bibcode:2009НатГе ... 2 ... 67В. Дои:10.1038 / ngeo382.
  22. ^ Бирчард, Джордж (6 января 2010 г.). «Уродливое течение переносит Гольфстрим в Гренландию». Daily Kos. Получено 11 января 2010.
  23. ^ Бирчард, Джордж (30 декабря 2009 г.). «Теплая атлантическая вода, быстро заменяющая морской лед Арктики». Daily Kos. Получено 11 января 2010.
  24. ^ «Соленость и рассол». NSIDC.
  25. ^ Муни, Крис (30 сентября 2015 г.). «Все, что вам нужно знать об удивительно холодной« капле »в северной части Атлантического океана». Вашингтон Пост.
  26. ^ Герц, Пауль (31 августа 2015 г.). «Реакция переворота Атлантического океана на будущее потепление в связанной модели атмосферы, океана и ледяного покрова». Письма о геофизических исследованиях. 42 (16): 6811–6818. Bibcode:2015GeoRL..42.6811G. Дои:10.1002 / 2015GL065276.
  27. ^ Террелл, Б. Большой холод Стенограмма обсуждения на BBC 2, 13 ноября 2003 г.
  28. ^ Веллинга, М .; Вуд, Р.А. (2002). «Глобальные климатические последствия обвала атлантической термохалинной циркуляции» (PDF). Изменение климата. 54 (3): 251–267. Дои:10.1023 / А: 1016168827653. Архивировано из оригинал (PDF) 6 сентября 2006 г.
  29. ^ Лунд, округ Колумбия, Линч-Штиглиц Дж, Карри В.Б .; Линч-Штиглиц; Карри (ноябрь 2006 г.). «Структура плотности Гольфстрима и транспорт за последнее тысячелетие» (PDF). Природа. 444 (7119): 601–4. Bibcode:2006Натура.444..601Л. Дои:10.1038 / природа05277. PMID  17136090.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  30. ^ Сгубин; и другие. (2017). «Резкое похолодание над Северной Атлантикой в ​​современных климатических моделях». Nature Communications. 8. Bibcode:2017НатКо ... 8 ..... S. Дои:10.1038 / ncomms14375. ЧВК  5330854. PMID  28198383.
  31. ^ Элеонора Фрайка-Уильямс; Клоди Болье; Орели Дюшес (2017). «Формирующийся отрицательный атлантический индекс многомесячной осцилляции, несмотря на теплые субтропики». Научные отчеты. 7 (1): 11224. Bibcode:2017НатСР ... 711224Ф. Дои:10.1038 / с41598-017-11046-х. ЧВК  5593924. PMID  28894211.
  32. ^ РГ1 ТДО МГЭИК (2001). «9.3.4.3 Изменения термохалинной циркуляции». В Houghton, J.T .; Ding, Y .; Григгс, Д.Дж .; Noguer, M .; van der Linden, P.J .; Дай, X .; Maskell, K .; Джонсон, К.А. (ред.). Изменение климата 2001: научная основа. Вклад Рабочей группы I в Третий отчет об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-80767-8. (pb: 0-521-01495-6)
  33. ^ "AR5 WG1 МГЭИК" (PDF). IPCC. МГЭИК. п. Таблица 12.4. Архивировано из оригинал (PDF) 24 августа 2015 г.

внешняя ссылка