Где‑то в бурных водах у берегов Гренландии
Ярко‑жёлтый робот‑зонд, известный как арго‑флот, бесшумно погружается под волны. Он примерно ростом с человека, с прочным металлическим корпусом и набором датчиков внутри. Этот буй входит в глобальную сеть, призванную помочь разгадать одну из великих тайн океана: как его скрытые движения формируют климат над поверхностью. Экипажа нет, никто им не управляет. Он дрейфует по течениям, измеряя температуру, солёность воды и давление по мере движения сквозь волны. Поднявшись на поверхность, он кратко прорывает водную гладь и передаёт свои данные по спутнику, а затем снова погружается. Погружение, дрейф, измерение, всплытие, передача.
Вопрос о AMOC
Вопрос, который эти зонды помогают исследовать, — один из важнейших и самых спорных в климатической науке: не начинает ли меняться одна из крупнейших океанских систем течений. Её называют Атлантическая меридиональная переворотная циркуляция, или AMOC — гигантская север‑южная система течений, которая несёт тёплую поверхностную воду к Арктике и возвращает холодную воду тысячи миль на юг через глубины океана. Арго‑буи — лишь часть глобальной сети, собирающей данные, чтобы помочь учёным понять, как океанские течения формируют климат Земли. Учёные говорят, что AMOC находится под давлением. Большинство сходится во мнении, что по мере потепления планеты она, вероятно, ослабнет.
Климатическая система Земли
Правительство Великобритании назвало AMOC «ключевым компонентом климатической системы Земли», указывая на вклад этой циркуляции в долгосрочные климатические риски страны. Разногласия касаются того, насколько и насколько быстро может измениться течения, что это будет значить для погоды и, что особенно важно, не могут ли измениться привычные времена года. Вопрос важен потому, что AMOC является частью огромной системы перемещения тепла, которая влияет на климат далеко за пределами Атлантики. Но для Великобритании и северо‑западной Европы её влияние ближе к дому: она помогает формировать климат и те погодные условия, которые мы наблюдаем.
Тепло и погода
В тропиках солнце даёт значительно больше энергии, чем у полюсов. Этот дисбаланс приводит в движение и атмосферу, и океан. Ветер, бури, осадки и течения — в той или иной мере — это попытки планеты выровнять этот разрыв. Великобритания находится в центре этого обмена. Тепло, отдаваемое Атлантикой, поступает в воздух над ней, подпитывает бури, задаёт направление ветрам и влияет на барические системы, которые доходят до северо‑западной Европы. Поэтому изменение океана может изменить и погоду. Это включает в себя кажущуюся парадоксальной возможность в мире, который в целом тёплеет: изменения в Атлантике могут привести к более экстремальным колебаниям погоды в Великобритании, включая более холодные зимы, даже несмотря на общий рост глобальных температур.
Масштабы системы AMOC
AMOC включает Гольфстрим и помогает объяснить, почему Британия и северо‑западная Европа мягче, чем можно было бы ожидать по широте. Масштабы системы трудно представить: она переносит порядка одного петаватта тепла на север — примерно в 50 раз больше, чем вся энергия, потребляемая человечеством. Некоторые исследователи говорят, что предупредительные знаки уже видны: странное пятно охлаждения в Северной Атлантике и изменения в солёности воды. Они указывают на недавние исследования, предполагающие, что циркуляция может быть менее стабильной, чем считалось ранее, что повышает вероятность резкого ослабления или даже перехода в иное состояние. В самом крайнем сценарии некоторые учёные предупреждают о возможности «коллапса». Другие призывают к осторожности: ослабление не равно коллапсу, и доказательства могут указывать на более медленное снижение или реорганизацию, а не внезапное отключение.
Последствия ослабления AMOC
Но если AMOC существенно ослабнет, это может сместить траектории штормов, изменить распределение осадков и сделать зимы более непредсказуемыми. Сильное ослабление или коллапс могли бы пойти дальше, приведя к более холодным и суше зимам в Великобритании и северо‑западной Европе, несмотря на продолжающееся потепление планеты в целом. Последствия не ограничатся Атлантикой. AMOC формирует схемы осадков и температур далеко за пределами Европы. Крупный сдвиг мог бы повлиять на муссон в Западной Африке, тропические пояса осадков и дожди в бассейне Амазонки. Это не абстрактные изменения на карте: они могут сказаться на урожаях, водоснабжении и средствах к существованию сотен миллионов людей. Именно поэтому учёные так внимательно следят за океаном. Арго‑буи — только часть усилий. Спутники, якорные сети датчиков и научно‑исследовательские суда тоже собирают данные о современном океане.
Древние климатические записи
Другие подсказки гораздо старше: они содержатся в илистых отложениях, раковинах, льду и горных породах — фрагментах свидетельств о времени, когда Атлантика, по‑всему, менялась с поразительной скоростью. Недавнее исследование под руководством Университетского колледжа Лондона, например, взглянуло почти тринадцать тысяч лет назад на явление, известное как молодой дряс (Younger Dryas) — внезапное похолодание, которое прервало потепление после последнего ледникового периода. Это похолодание, по данным, закрепилось всего за несколько десятилетий. Британия и части северной Европы вернулись к более холодным, суровым условиям на более чем тысячу лет. В Шотландии ледники вновь наступали в некоторых горных районах. Для небольших групп охотников‑собирателей, которые тогда жили в Британии, это было катастрофическое потрясение — им пришлось адаптироваться или отступать, когда холод возвращался и изменялся ландшафт, от которого они зависели.
Изменения в AMOC
Для современных исследователей AMOC значение молодого дряса в том, что он показывает об Атлантике — циркуляция тогда не просто ослабла, она перестроилась. Гольфстрим сместился на сотни миль к северу, неся гораздо более тёплую воду к восточной Канаде. Ведущий автор исследования утверждает, что это демонстрирует: атлантическая циркуляция может «внезапно изменяться в ходе климатических перемен». Профессор Стефан Рамсторф из Потсдамского института исследований воздействия климата — один из мировых экспертов по AMOC. За три десятилетия изучения стабильности атлантической циркуляции он опирался на древние климатические записи, которые показывают резкие изменения в течениях Северной Атлантики. Урок, который он извлёк: палеоклиматические данные не предполагают, что изменения климата будут развиваться гладко; они могут происходить скачкообразно, с нелинейными эффектами.
Риск коллапса AMOC
Годы назад он относил полный отказ AMOC к редким, но высокоимпактным рискам — серьёзным, но маловероятным. Однако в последние годы он изменил своё мнение относительно вероятности такого события в будущем. Аргумент Рамсторфа начинается с физики морской воды. AMOC зависит от того, что плотная вода опускается в северной части Атлантики. Холод и высокая солёность делают воду плотной. По мере того как тёплая, солёная поверхностная вода движется на север, испарение делает её ещё более солёной; дальше на север она охлаждается. Вместе эти процессы могут сделать воду достаточно тяжёлой, чтобы она погружалась в глубины, поддерживая вертикальный обмен AMOC. Опасение в том, что глобальное потепление не только ослабит этот процесс, но при достижении определённого порога ослабление может начать подпитывать само себя.
Обратная связь в системе AMOC
Тёплая поверхность становится легче; дополнительный дождь и талая вода с льдов делают океан более пресным; пресная вода тоже легче. Если вода в Северной Атлантике станет слишком лёгкой, меньше её будет опускаться. Меньше опускания — слабее AMOC; слабее AMOC — в северные широты поступает меньше солёной воды. Это петля обратной связи: циркуляция поддерживает солёность в Северной Атлантике, а солёность поддерживает циркуляцию. Рамсторф формулирует это просто: «У нас есть AMOC потому, что в Северной Атлантике достаточно солёно. А там достаточно солёно, потому что у нас есть AMOC. Это самоподдерживающаяся система». Это помогает понять, почему одно пятно в океане привлекает столько внимания.
Холодное пятно в океане
В мире, который в целом становится теплее, поверхность океана ожидаемо прогревается. Но к югу от Гренландии часть Северной Атлантики упорно отказывается следовать общей схеме: на климатических картах она выглядит как странное синее пятно в море красных оттенков — так называемый холодный «пятно» или «блоб». Для Рамсторфа этот «блоб» — один из явных отпечатков ослабления AMOC. Если течения несут меньше тёплой воды на север, то этот регион должен прогреваться меньше, чем остальная часть океана, а то и остывать. Он отмечает, что температурный сигнал — лишь часть истории: в той же области уменьшается солёность, и другие исследования указывают на изменения в Гольфстриме и признаки более медленного обновления вод в частях Северной Атлантики.
Непрерывные измерения AMOC
«Существует довольно много независимых линий доказательств, — говорит он, — указывающих на то, что AMOC уже замедляется задолго до начала непрерывных измерений». Здесь начинается и повод для осторожности. Непрерывные прямые измерения AMOC ведутся лишь с начала нулевых годов, поэтому долгосрочные аргументы по‑прежнему во многом опираются на косвенные данные. Следующий вопрос ещё более пугающий: ослабляется ли AMOC постепенно, словно регулятор яркости, или она может переключиться в иное состояние? Рамсторф считает риск «точки невозврата» реальным. Он указывает, что соответствующая физика была продемонстрирована в простых моделях ещё десятилетия назад и неоднократно подтверждалась с тех пор: «каждая климатическая и океанская модель, которую тестировали на эту точку, её находила». Это не доказывает неминуемость коллапса, но для него разница между постепенным ослаблением и пересечением порога критична: «Как только мы пересечём этот порог, мы ничего не сможем сделать, чтобы остановить дальнейшее прекращение». Процесс станет самоусиливающимся — и тогда, по его словам, контроль будет утрачен.
Разные мнения ученых
Однако не все учёные читают доказательства одинаково. Профессор Эндрю Уотсон из Университета Эксетера — один из ведущих британских океанологов. Он не отрицает риска и соглашается, что AMOC менялась и в прошлом. Но он осторожен в попытках напрямую переносить уроки ледникового периода на современность или упрощать AMOC до одного «конвейера», который может просто выключиться. AMOC — часть той же глобальной системы перемещения тепла, которая и приводит в движение погоду. Тепло всё равно должно отводиться от тропиков; вода, поднявшаяся в одном районе, должна компенсироваться опусканием в другом.
Двигатели глобального переворота
Один из главных «двигателей» глобального переворота располагается далеко от Северной Атлантики — в Южном океане, где сильные ветры почти постоянно дуют вокруг Антарктиды, поднимая глубокие воды наверх. Если формирование глубоких вод ослабнет в Северной Атлантике, система может не остановиться: погружение может сместиться, циркуляция реорганизоваться. Тёплая вода по‑прежнему будет двигаться на север, даже если меньше её будет достигать тех мест, где она сейчас отдает тепло и уходит на глубину. AMOC зависит от образования глубоких вод в некоторых ключевых местах Северной Атлантики — Лабрадорском море, Гренландском море и водах к югу от Исландии. Но в океане это не простой «слив»: опускание происходит через комбинацию вихрей, смешивания, вращения и трения у берегов. Климатические модели, с их сеткой в десятки или сотни километров, не могут прямо разрешать такие мелкомасштабные процессы и вынуждены аппроксимировать их.
Неопределенность в моделях
«Модели хороши во многих отношениях, — говорит Уотсон, — но они не хороши в этой конкретной вещи». Это не значит, что AMOC в безопасности; это означает, что доказательства сложны, и будущее системы нельзя свести к простой истории о неминуемом коллапсе. Такой же осторожный подход отражён в недавней работе под руководством Метеослужбы Великобритании. Исследование, выполненное группой под руководством доктора Джоната Бейкера, проверяло AMOC в ряде климатических моделей. Их вывод был в некотором смысле обнадёживающим: полный коллапс в течение текущего столетия выглядел маловероятным. Но это не было полностью успокаивающим: даже без коллапса AMOC всё же ослабевала в моделях, а ослабление, а не полный отказ, могло бы изменить погодные шаблоны в Европе и за её пределами.
Эффекты глобального потепления
Уотсон также подчёркивает, что любое ослабление AMOC произойдёт в мире, который сам по себе тёплеет. Некоторая охлаждающая сила ослабления AMOC может быть компенсирована глобальным потеплением. Британия и северо‑западная Европа не вернутся в ледниковый период, говорит он; эффект может быть сложнее: сохраняющийся риск экстремальной летней жары, большая уязвимость к холодным зимам и в целом более нестабильная погода. Рамсторф признаёт, что глобальное потепление может смягчить влияние ослабления на средние температуры. Но он утверждает, что это не делает риск безобидным: «Только температурный эффект смягчается; это усиливает засушливость для Европы, потому что и ослабление AMOC, и глобальное потепление увеличивают риск засухи в Европе». Кроме того, по его словам, средние величины могут скрывать то, что важнее для людей — экстремумы и погодные условия в конкретные сезоны. Он считает, что ослабление AMOC может обострить температурный контраст между северной и южной Европой — один из градиентов, который способствует штормам и другим экстремальным явлениям.
Заключение
Ближайшее к официальному заключению мнение в климатической науке даёт Межправительственная панель по изменению климата (IPCC). В своей крупной оценке, опубликованной ранее в текущем десятилетии, она пришла к выводу, что AMOC весьма вероятно ослабнет в течение столетия, но резкий коллапс до конца столетия маловероятен. Однако IPCC не обновляет свои выводы при появлении каждой новой работы; оценка отражала доступные на тот момент данные. С тех пор поле быстро развивалось: новые исследования обострили тревогу, другие поставили под сомнение методы некоторых самых драматичных предупреждений. Уотсон говорит, что эту неопределённость нужно понимать внимательно. «Базовая наука о климатических изменениях хорошо установлена, — говорит он. — Но AMOC — одна из немногих областей, где модели могут расходиться, даже при одинаковых исходных предположениях. Обычно большая неопределённость связана с тем, как быстро люди сократят выбросы. Здесь же существует реальная неопределённость относительно того, как сам океан поведёт себя.
Суть спора
Суть спора в том, насколько близка система к порогу и какое значение придавать разным типам доказательств: древним климатическим записям, современным наблюдениям, статистическим предупреждениям и сложным климатическим моделям. Это также демонстрация того, как наука работает в условиях высокой ставки: взвешивая неопределённые данные. Инстинкт Уотсона — держать эту неопределённость на виду. Для него осторожность — не синоним самодовольства, а требование точности. Рамсторф, опираясь на ту же неопределённость, видит призыв к действию: риск достаточно низок, чтобы оставаться предметом споров, но достаточно серьёзен, чтобы требовать мер. «Мы не дождёмся полной уверенности, пока не станет слишком поздно, — говорит он. — Поэтому нам придётся действовать, опираясь на нашу неопределённость». Наука не предлагает аккуратной развязки. Она предлагает вероятности, предупреждения, оговорки и споры между экспертами, которые по‑разному оценивают одни и те же подсказки. Но учёные сходятся в одном: AMOC испытывает нагрузку из‑за потепления планеты. Чем больше парниковых газов выбрасывает человечество, тем большее давление оказывается на эту систему. Сокращение выбросов не устраняет все неопределённости и не гарантирует, что Атлантика будет вести себя так, как надеются исследователи, но уменьшает нагрузку на систему, которую ни одно общество не может позволить себе доводить до критического состояния. Где‑то в Северной Атлантике арго‑буи продолжат погружаться, дрейфовать и всплывать — измеряя циркуляцию, которая всё ещё движется, всё ещё загадочна и всё ещё способна удивлять. Вопрос о том, просто ли AMOC ослабевает или её толкают к более резкому переходу, остаётся открытым. Но самый надёжный ответ уже очевиден: лучшее, что можно сделать, — снизить давление на систему, уменьшив выбросы.