Однако удивительная особенность приливов может помочь. Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, разрабатывают новый способ использования спутниковых наблюдений за магнитными полями для измерения тепла, накопленного в океане.
«Если вас беспокоит понимание глобального потепления или энергетического баланса Земли, то большое неизвестное — это то, что попадает в океан», — сказал Роберт Тайлер, научный сотрудник Годдарда. "Мы знаем, что поверхность океанов нагревается, но мы не можем точно сказать, сколько тепла хранится глубоко в океане."
Несмотря на значение тепла океана для климата Земли, оно остается переменной, имеющей существенную неопределенность, когда ученые измеряют ее в глобальном масштабе. Текущие измерения выполняются в основном буями Арго, но они не обеспечивают полного охвата во времени или пространстве. В случае успеха этот новый метод может быть первым, который обеспечит глобальные измерения тепла в океане, интегрированные по всем глубинам, с использованием спутниковых наблюдений.
Метод Тайлера зависит от нескольких геофизических особенностей океана. Морская вода является хорошим проводником электричества, поэтому, когда соленая вода плещется вокруг океанских бассейнов, она вызывает небольшие колебания силовых линий магнитного поля Земли. Тайлер сказал, что океанский поток пытается перетянуть силовые линии.
Результирующие магнитные флуктуации относительно невелики, но были обнаружены по возрастающему количеству событий, включая волны, водовороты, цунами и приливы.
«Недавний запуск спутников Swarm Европейского космического агентства и их магнитная съемка предоставляют беспрецедентные данные наблюдений за магнитными флуктуациями», — сказал Тайлер. "С этим появляются новые возможности."
Исследователи знают, где и когда приливы перемещают океанскую воду, и с помощью данных высокого разрешения со спутников Swarm они могут определить магнитные колебания, вызванные этими регулярными движениями океана.
Вот где появляется еще одна геофизическая особенность.
Магнитные колебания приливов зависят от электропроводности воды, а электропроводность воды зависит от ее температуры.
Для Тайлера возникает вопрос: «Наблюдая за этими магнитными колебаниями, мы можем контролировать температуру океана?"
На встрече Американского геофизического союза в Сан-Франциско на этой неделе Тайлер и его сотрудник Теренс Сабака, также в Годдарде, представили первые результаты. Они обеспечивают ключевое подтверждение концепции метода, демонстрируя, что глобальное теплосодержание океана может быть восстановлено из "бесшумных" океанических приливных магнитных сигналов, генерируемых компьютерной моделью.
Когда они пытаются сделать это с "зашумленными" наблюдаемыми сигналами, это еще не обеспечивает точности, необходимой для отслеживания изменений содержания тепла.
Но, по словам Тайлера, есть много возможностей для улучшения того, как данные обрабатываются и моделируются, и спутники Swarm продолжают собирать магнитные данные.
По его словам, это первая попытка использовать данные магнитных спутников для мониторинга температуры океана на всех глубинах, и еще многое предстоит сделать, прежде чем этот метод сможет успешно разрешить эту ключевую переменную. Например, определяя колебания, вызванные другими движениями океана, такими как водовороты или другие приливные компоненты, ученые могут извлечь еще больше информации и получить более точные измерения теплосодержания океана и его изменений.
Более 90 процентов избыточного тепла в системе Земли уходит в океан, сказал Тим Бойер, ученый из Национальных центров экологической информации Национального управления океанических и атмосферных исследований.
В настоящее время ученые отслеживают тепло океана с помощью судовых измерений и буев Argo. По его словам, несмотря на то, что эти и другие измерения показали устойчивое увеличение температуры с 1955 года, исследователям все еще нужна более полная информация.
«Даже несмотря на огромные усилия с буями Арго, мы все еще не можем охватить океан так хорошо, как нам бы хотелось, чтобы снизить неопределенность», — сказал Бойер. "Если вы можете измерять глобальное теплосодержание океана напрямую и полностью со спутников, это было бы фантастически."
Изменение температуры океана оказывает влияние на весь земной шар. В Антарктиде плавучие участки ледяного покрова отступают способами, которые нельзя объяснить только изменениями атмосферных температур, сказала Кэтрин Уокер, ледовый ученый из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Она и ее коллеги изучали ледники в Антарктиде, которые теряют в среднем от 2 до 4 метров (6.От 5 до 13 футов) высоты в год. Они рассмотрели различные варианты объяснения изменчивости таяния — окружающий морской лед, ветры, соленость, температура воздуха — и что больше всего коррелировало, так это приток более теплой океанской воды.
«Эти большие притоки теплой воды через несколько лет попадают на континентальный шельф и влияют на скорость таяния льда», — сказал Уолкер.
Она и ее коллеги представляют исследование на встрече AGU.
Команда Уокера определила район на Антарктическом полуострове, где более теплые воды могли проникнуть вглубь суши, под шельфовым ледником, что могло повлиять на повышение уровня моря.
Измерения с помощью поплавков и судов вокруг Антарктиды немногочисленны, но измерения температуры на глубине могут быть выполнены с помощью помеченных тюленей. Однако у этого есть свои недостатки: «Это случайность, и мы не можем контролировать, куда они направляются», — сказал Уолкер.
Она добавила, что спутниковые измерения теплосодержания и температуры океана будут очень полезны для Южного океана.
Температура океана также влияет на жизнь в океане — от микроскопического фитопланктона до.
Разные фитопланктоны развиваются при разных температурах и нуждаются в разных питательных веществах.
«Усиление стратификации океана из-за повышенного нагрева приведет к победам и поражениям в сообществах фитопланктона», — сказала Стефани Шолларт Уз, ученый из Годдарда.
В исследовании, представленном на этой неделе в AGU, она оглянулась на 50 лет назад. Используя температуру, уровень моря и другие физические свойства океана, она составила историю распространения фитопланктона в тропической зоне Тихого океана с 1958 по 2008 год. Просматривая эти пять десятилетий, она обнаружила, что распространение фитопланктона варьировалось от года к десятилетию.
В частности, в годы Эль-Ниньо водные течения и температуры не позволяли сообществам фитопланктона достигать так далеко на запад в Тихом океане, как это обычно бывает.
Углубившись в данные, она обнаружила, что место, где было сосредоточено Эль-Ниньо, оказывает влияние на фитопланктон.
Когда более теплые воды Эль-Ниньо сосредоточены в восточной части Тихого океана, это подавляет питательные вещества по всему бассейну и, следовательно, подавляет рост фитопланктона в большей степени, чем центрально-тихоокеанское Эль-Ниньо.
«Впервые у нас есть общий обзор воздействия на биологию межгодовых и десятилетних воздействий многих явлений Эль-Ниньо за 50 лет», — сказал Уз.
Поскольку температура океана влияет на процессы во всей системе Земли, от климата до биоразнообразия, Тайлер будет продолжать совершенствовать этот новый метод магнитного дистанционного зондирования, чтобы улучшить наше понимание планеты в будущем.