Драматическая картина в истории климата нашей планеты включает пароксизмы арктических температур. Во время последнего ледникового периода, десятки тысяч лет назад, Гренландия неоднократно нагревалась примерно на 10 градусов по Цельсию всего за несколько десятилетий, а затем постепенно охлаждалась.
Между тем климат Южного полушария оставался довольно стабильным, с лишь слабыми и долго запаздывающими отголосками температурного хаоса на севере.Но новое исследование Вашингтонского университета показывает, что сильные ветры вокруг Антарктиды — важный рычаг воздействия на глобальный климат — быстро изменились в ответ на скачки температуры в Северном полушарии.
«Самое удивительное, что мы можем видеть эти действительно резкие изменения в Северном полушарии, которые очень быстро переходят в Южное полушарие», — сказал первый автор Брэдли Маркл, докторант UW в области наук о Земле и космосе. «Циркуляция атмосферы во время этих событий тесно связана с землей».Исследование опубликовано в январском номере журнала Nature Geoscience.
Исследователи использовали данные из ледяного керна Западной Антарктики протяженностью 2 мили. Толстые годовые слои этого ледяного ядра обеспечивают точное датирование, которое позволяет ученым сопоставить его климатическую историю с данными далеких ледяных пластов Гренландии. Дикие северные колебания температуры, известные как явления Дансгаарда-Эшгера, считаются естественными колебаниями климатической системы.
Они были воспроизведены в самых сложных климатических моделях, охватывающих период ледникового периода. Эти же модели также показывают изменение ветров Южного полушария.
Новое исследование является наблюдательным подтверждением этого сдвига ветров.Керн антарктического льда показывает, что ветры Южного океана менялись одновременно или, самое большее, в течение нескольких десятилетий, с каждым событием быстрого потепления в Гренландии. С другой стороны, температура воздуха в Антарктике связана через медленно движущиеся океаны, и на то, чтобы отреагировать на это, потребовалось около двух столетий.
«Мы никогда раньше не находили в наших ледяных кернах ничего, что показывало бы, что Южное полушарие так быстро реагирует на то, что произошло в Северном полушарии», — сказал соавтор Эрик Стейг, профессор Земли и космических наук из Университета штата Вашингтон. «Мы обнаружили, что когда в Северном полушарии резко нагревается, ветры в Южном полушарии смещаются на север и дуют над более теплой водой. И наоборот, когда вода быстро остывает на севере: ветры смещаются на юг».Уже было хорошо известно, что полосы тропических дождей и струйное течение в Северном полушарии приспосабливаются к температурному балансу между полушариями. Но было мало исторических свидетельств ветров, дующих над ледяными южными морями.
В новом исследовании используются химические ключи к ледяному керну за 70 тысяч лет. Поскольку порывистый ветер испаряет морскую воду, доля более тяжелых и легких атомов водорода и кислорода в паре зависит от температуры океана.
Когда эта влага в конечном итоге выпадает в виде снега над Антарктидой, она содержит отметку широты, на которой она испарилась.
Результаты показывают, что ветер сместился на север к экватору, когда Гренландия потеплела, благодаря сигналу, который передавался через атмосферу.«Когда он быстро нагревается в Северном полушарии, он создает сильные градиенты температуры, которые влияют на дождевые пояса в тропиках.
Дождевые пояса в тропиках влияют на то, где дуют ветры в Южном полушарии. Так что это цепочка эффектов», — сказал Стейг. сказал.Ветры Южного океана не только важны для климата Антарктики, но и влияют на количество осадков в Южной Америке, Австралии и южной части Африки. Эти ветры также играют роль в долгосрочной обратной связи климата, которая связана с антарктическим морским льдом и поглощением атмосферного углекислого газа океанами.
«В сообществе климатологов существует общее понимание того, что глобальное потепление — это не только изменение температуры, но и изменение ветра», — сказал Стейг.Авторы предупреждают, что хотя есть некоторые свидетельства того, что ветры Южного океана могут измениться сегодня, причины будут отличаться от тех, которые описаны в исследовании. Но результаты устанавливают новый мост между двумя полушариями и подтверждают результаты компьютерных моделей, которые создают подробные симуляции глобального климата за тысячи лет.
«Это вселяет в нас уверенность в том, что модели, которые мы используем для выполнения этих расчетов, все делают правильно», — сказал Стейг.