В последние десятилетия исследователи наблюдали, как в тех же высокоширотных регионах Северной Америки и Азии потепление происходит намного быстрее, чем в остальном мире.Новая работа исследователей из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) и Центра окружающей среды Гарвардского университета (HUCE) предполагает, что увеличение количества низких облаков в Арктике из-за повышения температуры в Арктике может усилить зиму. потепление в высокоширотных регионах.
Этот механизм предлагает возможное объяснение как прошлого, так и будущего потепления континентов зимой.Тимоти Кронин, научный сотрудник NOAA по климату и глобальным изменениям в HUCE, и Эли Циперман, Памела и Васко Маккой, младший профессор океанографии и прикладной физики в SEAS и Департаменте наук о Земле и планетах, недавно описали модель в Proceedings of Национальная академия наук (PNAS).
Большинство людей, живущих в Канаде и на севере США, хорошо знакомы с резким холодом арктического воздуха. Эти холодные воздушные массы образуются в виде прохладного, но умеренного воздуха из океанов высоких широт, который в зимние месяцы движется над безсолнечной Арктикой. Воздушные массы излучают тепло в космос, сильно охлаждают на ледяной и заснеженной поверхности, а затем часто перемещаются на юг, оставляя за собой сильный холод.
Кронин и Циперман задали простой вопрос: формировались бы эти арктические воздушные массы более или менее быстро, если бы океаны высоких широт, над которыми они начинают свое континентальное путешествие, были бы намного теплее? В настоящее время начальная температура поверхности океана близка к нулю — 0 градусов по Цельсию.
Используя упрощенную модель одиночного столба воздуха, Кронин и Циперман подняли начальную температуру поверхности океана до 20 градусов по Цельсию, имитируя температуру в эоценовый и меловой периоды. В их моделировании, когда этот столб воздуха двигался над Арктикой и охладился, образовался толстый слой низких облаков и тумана. Облака действовали как изоляторы, значительно замедляя процесс охлаждения.
В конце моделирования температура приземного воздуха была на 40 градусов выше, несмотря на первоначальное повышение всего на 20 градусов.
«Облака в высоких широтах сильно нагревают поверхность, — сказал Кронин. «Мы все видели, как облачная ночь остывает медленнее, чем ясная ночь. Здесь действует тот же процесс. Увеличение низкой облачности с потеплением замедлило бы образование арктического воздуха. Если бы Тихий океан был очень теплым, низкие облака может помочь этим воздушным массам пройти через всю Северную Америку, не опустившись ниже нуля на поверхности ".
По словам Кронина, этот изолирующий эффект может полностью подавить образование холодного арктического воздуха, что может объяснить появление крокодилов в Вайоминге. Снижение скорости похолодания поверхности в высоких широтах также могло бы объяснить меньшее количество и менее суровые экстремальные холода в средних широтах, которые наблюдались в последнее время, несмотря на недавнюю зиму в Бостоне.
Поскольку модель с одним столбцом относительно проста и работает быстро, команда смогла смоделировать широкий диапазон начальных температур океана и использовать несколько различных предположений модели о том, как формируются облака. Их общий вывод о том, что увеличение количества небольших облаков с потеплением замедляет образование арктического воздуха, подтвердился во всем диапазоне температур и предположениях облачной модели.Следующие шаги исследования — изучение более сложных моделей этой системы.«Если мы примем во внимание факторы, связанные с изменением климата, такие как сокращение зимнего морского льда и снежного покрова, мы можем обнаружить еще более сильное подавление образования воздуха в Арктике в будущем», — сказал Кронин.
Исследование было поддержано стипендией докторантуры Национального управления по исследованию океанов и атмосферы по климату и глобальным изменениям, Центром окружающей среды Гарвардского университета и Национальным научным фондом.