Как составили карту гольфстрима

В Западной Европе теплее, чем в Америке или Азии в тех же широтах. Мы со школьной скамьи будто бы знаем, почему — европейцам повезло с Гольфстримом, теплым атлантическим течением. Поэтому заголовки о том, что оно замедляется, читаем как пророчество о неминуемом «климатическом закате» Европы. Но все, естественно, намного сложнее. О том, насколько велика роль Гольфстрима для европейского климата, замедляется ли циркуляция воды в Атлантике, кто рискует из-за этого замерзнуть и при чем тут глобальное потепление, рассказывает климатолог, старший научный сотрудник Лаборатории теории климата Института физики атмосферы имени Обухова РАН Александр Чернокульский.

22 апреля 1513 года испанский конкистадор Хуан Понсе де Леон записал в судовой журнал: недалеко от берегов полуострова Флорида его корабли попали в такое сильное течение, что не смогли продвинуться вперед даже несмотря на попутный ветер. Это первое письменное упоминание Гольфстрима, хотя он наверняка был известен местным жителям и до появления в этих краях белых мореходов. Через шесть лет штурман той же самой экспедиции Антон де Аламинос сознательно воспользовался силой течения Гольфстрима и вернулся в Испанию с золотом Кортеса за рекордно короткий срок. Так Гольфстрим превратился в трансатлантический мост, по которому европейцы вывозили золото из Америки.

Первая карта Гольфстрима была составлена Бенджамином Франклином и Тимоти Фолгером в 1769–1770 годах. А само название «Гольфстрим» — то есть «течение залива» — появилось на картах в первой половине XIX века.

В 1855 году американский морской офицер Мэтью Мори опубликовал книгу «Физическая география и метеорология океана» , где похоже первым выдвинул идею, что именно Гольфстрим уносит тепло Мексиканского залива (где «в противном случае оно было бы чрезмерным») к берегам Старого света и таким образом улучшает климат Британских островов и всей Западной Европы. С тех пор идея о том, что именно Гольфстрим «греет Европу» и определяет мягкие зимы в ней, проникла в научные статьи и учебники.

Сегодня русскоязычная Википедия сообщает: «По пути в Европу Гольфстрим теряет большую часть энергии из-за испарения, охлаждения и многочисленных боковых ответвлений, сокращающих основной поток, однако, доставляет всё ещё достаточно тепла в Европу, чтобы создать в ней необычный для её широт мягкий климат». В школьных учебниках по географии ещё более категорично: «Без этого теплого течения [Гольфстрима] европейцы бы замерзли». Даже в классическом советском учебнике Сергея Хромова «Метеорология и климатология» (в более поздних редакциях — за авторством Хромова и Михаила Петросянца) можно найти такую фразу: «гребень изотерм на картах средней температуры ярко показывает отепляющее влияние Гольфстрима на климат восточной части северного Атлантического океана и Западной Европы».

Если посмотреть на карты поверхностных течений, особенно упрощенных, кажется, что вот же — Гольфстрим широкой рекой течет прямо к берегам Европы (при этом никого не смущает, что на этих картах он объединен с Североатлантическим и Норвежским течениями).

Но в строгом смысле, конечно, никакой естественной теплопроводной магистрали через Атлантику не проложено. Гольфстрим действительно двигается вдоль американского побережья на север и у мыса Гаттерас поворачивает куда-то в сторону Европы. Но что с ним происходит в пути? И его ли тепло на самом деле получает Европа?

Вода или воздух

Солнце нагревает Землю неравномерно: экватор получает больше, полюса меньше. Этот температурный градиент является одной из главных сил, что приводит в движение океан и атмосферу. В тропиках климатическая система нашей планеты получает энергию, а в умеренных и полярных широтах — отдает.

В 2001 году, связав данные наблюдений за радиационным балансом на верхней границе атмосферы и данные по атмосферному переносу, ученые показали, что основной перенос тепла от экватора к полюсу осуществляется в атмосфере. Океан — медленный компонент климатической системы. Он не так резко откликается на внешнее воздействие, как атмосфера. В передаче тепла он выполняет роль аккумулятора: принимая тепло от Солнца и нагреваясь, океан затем делится им с воздухом (непосредственно для солнечной радиации воздух практически прозрачен).

Атмосфера подхватывает тепло и влагу океана (конденсация влаги приводит к выделению тепла, а значит перенос влаги — это, по сути, тоже перенос тепла, только «скрытого») и несет его от тропиков к полюсам. Сама же вода переносит к полюсам гораздо меньше тепла, чем атмосфера, их вклад сопоставим разве что ближе к экватору. Максимальный поток тепла достигается на 30–40 градусах широты, и  в среднем за год составляет шесть петаваттов (в зимние месяцы он доходит и до восьми петаваттов). В Атлантике максимальный перенос тепла океаном идет в районе 15 градуса северной широты и не превышает 1,2 петаватта.

Поток самого Гольфстрима в районе Флоридского пролива также составляет около 1,3 петаватта, так что сами по себе величины переноса однозначного ответа о роли этого течения в отеплении Европы не дают. Не дают они ответа и на вопрос, почему зимы в Европе гораздо мягче, чем в Северной Америке на этой же широте. Для этого надо понять, как устроен в умеренных широтах атмосферный перенос тепла.

Кто греет Европу

В умеренных широтах обоих полушарий преобладает западный перенос воздушных масс. Это связано, во-первых, с градиентом температуры между субтропиками и приполярными районами (что определяет движение воздуха в сторону полюсов) — а во-вторых со вращением планеты, которое отклоняет этот поток направо в северном полушарии и налево в южном. Так в умеренных широтах поток теплого воздуха к полюсам становится западным ветром.

Западный ветер обуславливает преобладание морского климата в западных частях материков и континентального — в восточных. Глобальный поток тепла с океана на сушу в декабре и в январе достигает шести петаваттов (что сопоставимо с максимумом меридионального переноса тепла). Более того, теплый океан, горные хребты и остывание заснеженной поверхности зимой приводят к более частому образованию на одних и тех же местах циклонов и антициклонов. Если их осреднить за зиму, то может показаться, что циклоны над Атлантикой и Тихим океаном (Исландский и Алеутский минимумы) и антициклоны над материками (Канадский и Сибирский максимумы) стоят на месте. В итоге воздух движется уже не строго с запада на восток, а приобретает меридиональную составляющую: к западным побережьям материков он приходит с юго-запада, со стороны теплого океана, а к восточным побережьям — с северо-востока, из центральных холодных районов материков.

В начале этого века британский метеоролог Ричард Сигер и его коллеги задались вопросом: нужен ли Гольфстрим, чтобы в Европе была теплая погода? И 

 проверить это при помощи идеализированных экспериментов, в которых выключали все течения в Атлантике. Выяснилось, что даже если океан «плоский», то есть не переносит тепло, то Европа все равно остается существенно теплее восточного побережья США. А критически важными для температурного режима Европы оказались конфигурация атмосферного переноса и обмен теплом и влагой между океаном и атмосферой. То есть в «отоплении» Европы океан выступает аккумулятором, который заряжается теплом Солнца за лето и отдает его зимой. А заслуги внутренних течений в этом аккумуляторе перед европейским климатом явно переоценены.

Можно, конечно, сказать, что это всего лишь данные моделирований. А что говорят наблюдения? Ученые использовали метод обратных траекторий для исследования зимней погоды в четырех европейских городах — Дублине, Париже, Лиссабоне и Тулузе. Выяснилось, что турбулентные потоки тепла и влаги от океана действительно насыщают воздушные массы, проходящие над морской поверхностью. Однако погода в изучаемых городах в первую очередь реагировала не на температуру поверхности океана, а на температуру и влажность воздушных масс. Более того, в годы, когда западные ветра проходили над Гольфстримом и его продолжением, они не становились теплее и влажнее, чем обычно.

В других работах было

, что резкие границы температуры воды в районе Гольфстрима приводят к возникновению здесь же мощных восходящих движений воздуха (конвекции), сильным осадкам и образованию высоких холодных облаков. Это в свою очередь запускает волнения в атмосфере, которые чувствуются в удаленных районах. 

Например, положение Гольфстрима влияет на интенсивность антициклонов над Гренландией: чем севернее путь течения, тем интенсивнее антициклоны. Также сдвиг Гольфстрима влияет на температуру в Баренцевом море. Но и это не может объяснить теплые европейские зимы. Более того, ряд работ (1, 2, 3) на основе сдвиговой корреляции показал, что положение Гольфстрима само находится в зависимости — от циркуляции воздуха в Северном полушарии.

Впрочем, известно, что потоки между океаном и атмосферой на коротких временных интервалах (до десяти лет) регулируются изменениями в атмосфере, а вот на длинных — уже в океане. К тому же, если приглядеться к результатам моделирования Сигера и его коллег, можно увидеть, что на температуру севера Европы включение-выключение течений влияет существенно. То есть Норвегию и Мурманск Гольфстрим все же обогревает?

Здесь важна общая циркуляция в Атлантике. Гольфстрим является лишь ее частью — самой видимой и наиболее известной, но не определяющей. Более того, связь Гольфстрима со своими продолжениями не так очевидна.

Больше, чем Гольфстрим

Мировой океан закрывает 7/10 поверхности нашей планеты и содержит 97 процентов воды на Земле (если не учитывать воду, которая находится в недрах планеты). Неудивительно, что наши знания об этом гиганте не полны. Некоторые процессы в океане известны зачастую лишь в общих чертах, практически каждый год то или иное явление уточняется.

Первые наблюдения за океаном производились на морских судах — сначала как сопутствующие, с конца XIX века они стали уже специализированными (про историю судовых наблюдений можно, например, почитать здесь). Сейчас наблюдательная система за океаном включает гораздо больше компонентов: помимо научных и коммерческих судов это мареографы, специализированные заякоренные и дрейфующие буи, глайдеры, трекеры на животных, высокочастотные радары, пассивное и активное спутниковое зондирование. Например, с помощью спутниковой альтиметрии было установлено, что уровень океана с конца XX века растет с ускорением до 0,1 миллиметра/год².

Важны не только наблюдения, но и растущие мощности наших вычислительных машин, которые позволяют численно моделировать океан со все более высоким разрешением. Высокое разрешение для моделирования океана даже важнее, чем для работы с атмосферой. Тропические циклоны имеют характерное разрешение в несколько сотен километров, привычные нам циклоны до двух тысяч километров, а размеры вихрей в океане — лишь десятки километров, при этом они переносят существенную долю тепла (в первую очередь вблизи экватора).

Впрочем, сами по себе новые наблюдательные системы и возросшие вычислительные мощности к открытиям не приводят. Важнейшим звеном остаются ученые и их догадки. Так, на основе всего лишь одного измерения вертикального профиля температуры воды в Атлантике, произведенного в 1750 году капитаном работоргового судна и показавшего, что под слоем теплых поверхностных вод на глубине находятся гораздо более холодные водные массы, выросла идея глобальной циркуляции океана. Циркуляции, которая не ограничивается поверхностными течениями.

Через полвека после этого граф Рамфорд предположил, что теплая вода от экватора по поверхности океана течет к полюсам, а холодная наоборот — течет   в глубинах океана от полюсов в сторону экватора. Русский физик Эмиль Ленц развил эту идею в 1845 году, предположив, что теплая вода «опрокидывается» в районе полюсов, а холодная поднимается на поверхность в районе экватора — тем самым, по сути, впервые описав схему атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (АМОЦ). 

В начале XX века немецкий океанограф Бреннеке объединил АМОЦ и поверхностные течения в единую схему, в которой сохранялся подъем воды на экваторе. Следующий шаг был сделан в 1925–1927 годах после исследований немецких океанографов на судне «Метеор»: в схеме Георга Вюста пропадает подъем воды на экваторе, появляются различные уровни, где поток воды направлен на юг или на север. А в середине XX века американский океанограф Генри Стоммел показал, что опрокидывание теплой воды происходит в узких зонах, где она охлаждается и за счет активного испарения становится более соленой — поэтому тяжелеет и опускается вниз. Причем в схеме Стоммела вода к югу течет в узкой зоне на западе океана.

И Вюст и Стоммел показали, что в Атлантике поток тепла направлен через экватор в Северное полушарие. В итоге температура воды на севере Атлантики выше, чем на севере Тихого океана. Но различается не только температура: на севере Атлантики выше соленость, а уровень воды наоборот, ниже, чем на севере Тихого океана — почти на метр! Эти отличия 

с разностью в осадках (и в меньшей степени с испарением): в силу атмосферной циркуляции и размеров океанов испаряющаяся над Тихим океаном влага по большей части над ним же и выпадает, а из Атлантики — переносится на материк.

Все это независимо привело в начале 1980-х двух океанологов — американца Уоллеса Брокера и россиянина Сергея Сергеевича Лаппо — к одной и той же догадке: существует глобальная термохалинная циркуляция (то есть определяемая разностями плотности вследствие разной температуры и солености), связывающая между собой все океаны. В 1982 году Брокер сравнил такую циркуляцию с лентой конвейера, а в 1987 году иллюстратор журнала Natural History Джо ле Моньер нарисовал ее каноническую схему. В 2001 году для третьего отчета IPCC на эту же схему были добавлены зоны формирования глубинных вод — ключевые зоны океанической конвекции, изменения в которых могут тормозить конвейер (кстати, именно в этом отчете возможная остановка конвейера была оценена как маловероятное событие со значительными последствиями, но об этом чуть позже).

В Атлантике меридиональная циркуляция на широте 26,5º северной широты переносит на север около 18 свердрупов воды (1 свердруп = 10⁶ кубометров в секунду) в верхних слоях океана, а в нижних столько же переносит на юг. Для сравнения, крупнейшая река в мире — Амазонка — переносит 0,2 свердрупа, а самое сильное течение в океане, Антарктическое циркумполярное, опоясывающее шестой континент — 130 свердрупов. Гольфстрим не так уж сильно ему уступает: он переносит от 85 до 105 свердрупов. То есть в пять раз больше, чем АМОЦ! Почему же для переноса тепла на север Атлантики важна именно последняя, а не Гольфстрим? Ведь вот же на картах и схемах «река» (хотя это конечно не река, а множество отдельных вихрей), которая несет тепло в Европу, как когда-то несла в направлении Старого света галеоны с золотом.

Ученые провели эксперимент: с 1990-го по 2002 год они запустили в воду сотни дрифтеров в субтропиках и умеренных широтах Атлантики и посмотрели, как эти они дрейфовали вместе с поверхностными течениями. Из 273 дрифтеров, прошедших через район Гольфстрима, до Северной Европы добрался только один.

Похожий результат был получен и с модельными дрифтерами в численной модели океана: было показано, что из приповерхностных вод субтропического круговорота в субполярный попадает лишь 5 процентов дрифтеров. Сигнал от температурных аномалий поверхности воды в районе Гольфстрима не прослеживается в температуре поверхности воды в Северной Атлантике — субтропический и субполярный круговороты оказываются в целом слабо связаны. В итоге многие свердрупы теплой воды, переносимые Гольфстримом и движимые по большей части ветром, циркулируют в субтропическом круговороте, снова и снова проходя через регион Гольфстрима, и не торопятся греть собой берега Европы.

На глубине связь прослеживается более сильная: моделирование показывает, что уже 30 процентов дрифтеров, запущенных в районе Гольфстрима на глубине 700 метров, проникает из субтропического круговорота в субполярный. Характерное время такого глубинного обмена составляет от двух до семи лет. 

В северо-восточной части субполярного круговорота приток тепла дает до 0,3 петаватта, из которых 0,1 петаватта отдается в атмосферу (это тепло атмосфера переносит на материк), а остальное идет дальше — на северо-запад, в Лабрадорское море, где находится одна из зон конвекции и образования верхних глубинных атлантических вод на глубине 1,5–3 километра), и на северо-восток, в сторону Норвежского, Исландского и Гренландского морей, где расположена вторая зона конвекции и где образуются нижние глубинные атлантические воды (находятся ниже трех километров).

До Баренцева моря в итоге доходит 0,045 петаватта. Этого тепла хватает, чтобы круглый год поддерживать море свободным ото льда. И как раз это тепло в первую очередь связано непосредственно с АМОЦ, которая приводит в движение продолжение Гольфстрима — Североатлантическое течение. Так что если нас интересует судьба Мурманска, вопрос не в том, замедляется ли Гольфстрим, а в том, замедляется ли АМОЦ. И если да, то из-за чего?

Замедляется ли циркуляция воды в Атлантике?

Свежая статья немецкого океанолога-климатолога Штефана Рамсторфа и его коллег, которую все активно обсуждали в феврале, говорит о том, что циркуляция АМОЦ сейчас самая слабая за последние 1600 лет (кстати, в этой статье нет ни слова про Гольфстрим!). Ученые сделали вывод об этом на основе независимых прокси-данных, так или иначе показывающих интенсивность различных звеньев АМОЦ или процессов в атмосфере и океане, связанных с АМОЦ (но не АМОЦ как таковой): соотношение различных изотопов в раковинах ископаемых беспозвоночных (фораменифер) на дне морей, характерного размера илистых отложений, содержания метансульфоновой кислоты в кернах гренландского льда и так далее. Вся совокупность использованных данных указывает на то, что интенсивность АМОЦ с высокой вероятностью сейчас самая слабая за прошедшие 1600 лет.

Идея о том, что глобальный конвейер термохалинной циркуляции и АМОЦ вместе с ним могут ослабевать в следствие усиления парникового эффекта из-за роста концентрации СО₂, была высказана американскими климатологами Сюкуро Манабе и Рональдом Стоуфером в начале 1990-х годов. На основе численных экспериментов с климатической моделью с удвоением и учетверением концентрации СО2 в атмосфере ученые выявили, что на севере Атлантики в результате таяния льдов Арктики и Гренландии и усиления осадков будут распресняться поверхностные воды. Это приводило к ослаблению конвекции (опускания вод) и замедлению термохалинной циркуляции. Предсказанное 30 лет назад распреснение уже происходит. Значит, замедляется и АМОЦ?

В 2010 году ослабление глобальной океанической циркуляции косвенно

по данным наблюдений за полем температуры поверхности океана, выделив в нем различные моды изменчивости . Позже в качестве меры интенсивности АМОЦ было

оценивать температуру поверхности воды в субполярном североатлантическом круговороте, одном из наиболее чувствительных к АМОЦ регионе. Пока весь мир теплел, данный регион охлаждался. Даже появился термин warming hole — «дыра в потеплении». Используя этот индикатор, ученые

, что АМОЦ ослабел с середины XX века на 15 процентов.

Правда, подтвердить прямыми наблюдениями непосредственно за транспортом воды в океане это ослабление пока нельзя. Весной 2004 года на 26,5 градусе северной широты была развернута наблюдательная сеть RAPID с целью наблюдения за АМОЦ, которая включила в себя целый комплекс наблюдений: подводный кабель во Флоридском проливе (для измерения потока Гольфстрима), массив заякоренных буев в открытом океане и датчиков давления на дне океана (для измерения потока в океанической толще), и данные спутниковых измерений ветра на поверхности океана (для определения так называемого экмановского переноса воды, возникающего вследствие действия ветра и силы Кориолиса в приповерхностном слое океана).

Прямые измерения позволили выявить сильнейшую изменчивость АМОЦ (от 4 до 35 свердрупов за десять дней, и это в среднем), из-за которой нельзя явно «нащупать» в данных тенденцию к ослаблению циркуляции от года к году. Серьезное ослабление АМОЦ регистрировалось в 2009–2010 годах, но с тех пор циркуляция восстановилась.

Самые свежие работы, основанные на различных океанографических наблюдениях (в том числе и на данных RAPID) показывают (1, 2, 3), что АМОЦ достаточно устойчива и не ослабляется. О стабильности говорят и прямые наблюдения акустических допплеровских профилемеров за транспортом Гольфстрима и многочисленные океанографические данные о положении Гольфстрима (1, 2).

Но вот данные спутниковой альтиметрии и береговых станций, наблюдающих за уровнем моря, указывают (1, 2) на небольшое ослабление и смещение Гольфстрима к югу. Ослабление Гольфстрима при этом сопровождается более высоким подъемом уровня моря у северо-восточного побережья США — потому что чем сильнее Гольфстрим, тем сильнее на него действует сила Кориолиса, которая как бы отводит его от побережья.

Таким образом, пока у ученых нет однозначного вывода о том, ослабляется АМОЦ (и Гольфстрим, как его часть) или нет. Чаще делается вывод о наличии долгопериодных колебаний АМОЦ, которые по-видимому тесно связаны с 60-летней цикличностью температуры воды в Северной Атлантике (хотя выдвигаются гипотезы о том, что данная цикличность является либо случайным процессом, либо обусловлена влиянием вулканов), в новую — холодную — фазу которой мы сейчас вступаем.

Но почему ученые указывают на возможную остановку АМОЦ как на риск (хотя и маловероятный) с серьезными последствиями? Их настораживают примеры из прошлого.

Если АМОЦ замедлится

В фильме «Послезавтра» климатическая катастрофа занимает считанные дни: потепление приводит к быстрому таянию льдов, это останавливают циркуляцию в океане, что в свою очередь оборачивается резким похолоданием.

В фильме обыгрывается одна из теорий формирования так называемых колебаний Дансгора-Эшгера и отдельных холодных событий Хайнриха на фоне этих колебаний — достаточно резких изменений температуры во время последнего ледникового периода. Эти события и колебания хорошо просматриваются как в кернах Гренландии, так и в донных отложениях субтропической Атлантики. Причем изменения климата были действительно резкими: теплые фазы начинались со стремительного потепления — максимум приходился на район Гренландии, который за несколько десятилетий прогревался на 5–10 градусов — затем наступало температурное плато. Следом начиналось медленное похолодание. Изменения температуры прослеживались не только в Северной Атлантике, но и в других регионах, причем в Южной Атлантике изменения температуры происходили в противофазе!

Увидев характер изменений температуры, а именно — нечто, похожее на колебания (около 1500 лет), ученые предположили наличие стохастического резонанса — усиления слабого периодического сигнала белым шумом. Важными условиями для этого является принципиальная нелинейность системы (а климатическая система является таковой) и наличие в ней нескольких стабильных состояний.

Идею о двух стабильных положениях термохалинной циркуляции высказывали ещё Стоммел и Брокер. Брокер же выдвинул и идею «соленостного осциллятора»: АМОЦ уравновешивает экспорт пресной воды из Атлантики на континенты, ее ослабление приводит к ослаблению этого экспорта и увеличению солености, а увеличение солености усиливает циркуляцию и так далее по кругу. Эти колебания АМОЦ влияют на ледовые щиты и морские льды в Арктике. Их таяние определяет сдвиг конвекции из высоких широт Атлантики (теплая фаза колебаний Дансгора-Эшгера) в низкие широты (холодная фаза) — формируются так называемые «теплый» и «холодный» режимы АМОЦ.

В отдельные моменты в холодную фазу реализовывались экстремальные события Хайнриха — на морском дне этим событиям соответствуют осадочные породы крупного размера, которые могли быть принесены только айсбергами. Это позволило ученым предположить, что покровные ледники (скорее всего Лаврентийский) дорастали до критического размера и затем сбрасывали часть льда в Северную Атлантику, что на определенное время вообще «выключало» АМОЦ. Север Атлантики становился аномально холодным, а в Антарктиде, напротив, было аномально тепло.

Правда, наиболее свежие исследования (с использованием более детальных палеоданных и более совершенных климатических моделей) переворачивают картину с ног на голову. Это АМОЦ сначала усиливалась или ослаблялась, что тянуло за собой изменения в площади и массе ледников. Большой корпус работ показывает, что АМОЦ в зависимости от концентрации парниковых газов и наличия/отсутствия покровных ледников может находиться только в одном из своих состояний. Так, при высокой концентрации СО₂ (как сейчас) и отсутствии Лаврентийского щита возможен только теплый режим АМОЦ. Напротив, при низкой концентрации СО₂ в атмосфере (ниже 185 ppm — частей на миллион) и наличии Лаврентийского щита возможен только холодный или выключенный режим АМОЦ. Причины перехода между холодным и выключенным режимами пока выясняются — видимо, замедление АМОЦ впоследствии усиливалось потоком пресной воды от Скандинавского ледяного щита, — но уже понятно, что большой сброс айсбергов с Лаврентийского щита происходил после резкой остановки АМОЦ и был не причиной, а следствием ее остановки. Впрочем, сказать, так ли было во всех событиях Хайнриха в истории Земли, пока трудно.

Самое интересное происходит в условиях, когда ледниковые щиты и концентрация СО₂ находятся на средних уровнях — именно в такие моменты возможны переходы от теплой к холодной фазам и обратно. Модельные расчеты показывают, что причинами этих переходов могут являться как изменения массы ледников, так и изменения концентрации СО₂. В частности, изменение концентрации парниковых газов вело к перестройке атмосферной циркуляции в тропиках и усилению переноса влаги через Центральную Америку в Тихий океан, что увеличивало соленость вод в Атлантике и усиливало АМОЦ. А колебания парниковых газов в атмосфере во время ледниковых эпох сама же АМОЦ и модулировала, запуская таким образом свои переходы от холодной к теплой фазам.

Впрочем, все это относится к условиям ледниковых эпох, где уровень океана низок, континенты покрыты ледниками, а концентрация CO₂ в атмосфере невысока. В современном климате остановка АМОЦ крайне маловероятна, хотя ослабление вполне возможно. Чем это может нам аукнуться на фоне глобального потепления?

Глобальное потепление vs. ослабление АМОЦ

Современные климатические модели неплохо воспроизводят глобальный океанический конвейер и уверенно предсказывают ослабление АМОЦ в XXI веке: при сохранении сильного антропогенного влияния на климат оно может достигнуть 50 процентов, при мягком сценарии — вряд ли превысит 25 процентов, но все равно никуда не денется. Модели предсказывают, что холодная аномалия в Северной Атлантике (тот самый warming hole) сохранится в ближайшие десятилетия — из-за ослабления конвекции в субполярном круговороте (9 моделей из 40 предсказывают достаточно резкое похолодание, остальные 31 более плавное). Повлияет ли это на климат Европы? Для ответа на этот вопрос надо вычленить эффект ослабления АМОЦ на температуру воздуха.

В 1988 году Манабе и Стоуфер показали, что в климатической модели океан-атмосфера могут формироваться два устойчивых состояния — с термохалинной циркуляцией в Атлантике и без неё (в продолжении гипотезы Стоммела-Брокера). Без циркуляции на севере Атлантики становится холоднее на 7-9 градусов. Это похолодание затрагивает и Европу. Поздние эксперименты (1, 2, 3) проверили степень похолодания для сценария заметно ослабленной (но не остановленной) АМОЦ. Оно составило 5–8 градусов Цельсия.

Эти сценарии выглядят внушительно, но есть одно важное «но»: АМОЦ в этих экспериментах ослабляли, 

 в модель поток пресной воды. А результаты экспериментов сравнивались с контрольными экспериментами, в которых парниковый эффект соответствовал доиндустриальному уровню. Но ведь сейчас концентрация СО

₂

 в атмосфере растет! Так что надо провести обратный эксперимент, что недавно и 

ученые из США и Франции. 

Они взяли проекцию климата на XXI век с учетом антропогенного влияния, взяв самый агрессивный сценарий — Атлантика опреснялась, АМОЦ ослабевала на 30 процентов. И сравнили этот сценарий с ситуацией, в которой при потеплении АМОЦ не ослабевает (для этого из модели убрали пресную воду из Северной Атлантики).

Что в результате? Ослабевание АМОЦ приводит к тому, что в Европе потепление из-за глобального изменения климата будет ощущаться не так сильно. Основной эффект «непотепления» будет проявляться к югу от Гренландии — в районе той самой warming hole.

Но ослабление АМОЦ, само по себе вызванное потеплением, не перевернет это потепление вспять. На похолодание в Европе рассчитывать не стоит, в XXI веке точно. Не замерзнет и Мурманск. Более того, ряд новых данных говорит о том, что приток тепла в Арктику может только усиливаться.

Недавно было обнаружено статистически значимое увеличение кинетической энергии океана с начала 1990 годов, приводящее к ускорению океанической циркуляции, причем и на больших глубинах. Основная причина — усиление ветра в приземном слое (и в меньшей степени изменение его направления), особенно в тропиках Южного полушария Тихого океана. Как повлияет это усиление на глобальный океанический конвейер и АМОЦ — пока непонятно.

Может помочь и атмосфера: ученые рассмотрели большой ансамбль современных моделей (от максимума оледенения до учетверения СО

₂

)

, что общий меридиональный поток тепла от экватора к полюсам меняется слабо (разве что в максимуме оледенения он был на 4 процента больше), однако то, каким путем он идет — в атмосфере или в океане — существенно зависит от внешних условий. При учетверении СО

₂

 ослабление АМОЦ будет с лихвой компенсировано потоком тепла в атмосфере.

Работает так называемая компенсация Бьеркнеса: в приближении слабых изменений радиационного баланса на верхней границе атмосферы климатическая система продолжит тем или иным путем доставлять тепло из перегретых тропиков к холодным полюсам, а значит, если ослабеет один поток (в океане или в атмосфере), то усилится другой. Компенсация атмосферой ослабления потока в океане за счет АМОЦ была показана в ряде модельных работ (1, 2).

Впрочем, при усилении парникового эффекта поток именно в Северный Ледовитый океан только усиливается. Так, модельные эксперименты с различным содержанием парниковых газов (от одной четвертой до учетверенной концентрации СО₂₎ показывают, что перенос тепла океаном в Арктику увеличивается при росте концентрации CO₂, в основном — через северо-восточные моря Атлантики. Ученые показали, что океанический перенос тепла усиливается в результате ветрового воздействия и переноса тепла поверхностными течениями и обычной теплопередачей, а вот АМОЦ отходит на второй план. Пожалуй, это можно сравнить с гидромассажной ванной: в одном случае ванна наполнена холодной водой и с боков бьют струи очень теплой воды, в другом — струи уже не такие теплые, но зато и вся остальная вода в ванной уже не такая холодная.

А теплее вода в этой ванной, то есть в мировом океане, становится из-за антропогенной деятельности. Человечество, увеличивая концентрацию парниковых газов в атмосфере, живет сейчас в эпоху разбаланса радиационных потоков на верхней границе атмосферы: приходит к нашей планете по-прежнему около 340 Ватт на квадратный метр, но вот уходит в космос уже около 339. В итоге в земной климатической системе копится избыточное тепло. Причем, около 90 процентов избыточного тепла уходит в океан: каждый год сюда добавляется около 9 зеттаджоулей (10²¹ джоулей) — это примерно в 15 раз больше, чем вся энергия, которую производит человечество за год. Результаты наблюдений и реанализов показывают, что океан становится все теплее.

Потепление и осолонение в верхнем километровом слое происходит в Северной Атлантике как минимум с середины XX века (а вот на глубине вода становится более холодной и пресной, из-за усиления таяния льда Гренландии и морских льдов в Арктике). Палеоданные показывают, что температура поверхности океана в Северной Атлантике сейчас самая высокая за последние 3000 лет. Исключением является тот самый warming hole. Но и с ним все в итоге не так просто.

Например, в 2015 году похолодание в Северной Атлантике было вызвано в первую очередь атмосферными процессами, которые привели к аномальным потерям тепла океаном. Свежее исследование европейских климатологов показало, что в формировании подобных холодных аномалий участвует сразу несколько игроков: это и охлаждающий эффект облаков, и ослабление притока тепла из низких широт (как раз то самое ослабление АМОЦ), и, что самое важное, усиливающийся отток тепла из субполярного круговорота в полярные широты, в сторону Норвежского моря. Это усиление потока ученые достаточно уверенно атрибутировали к антропогенному усилению парникового эффекта.

Кроме того, в 2018 году две независимые группы ученых показали (1, 2), что существенным образом отличается климатический отклик на ослабление АМОЦ, которое вызвано внутренней изменчивостью и внешним воздействием (усилением парникового эффекта). В экспериментах без внешнего воздействия усиление АМОЦ хорошо коррелирует с притоком тепла в Арктику (за счет конвергенции тепла, то есть за счет узких теплых струй) и росту температуры в Северной Европе. А в экспериментах с антропогенным воздействием наблюдается одновременное ослабление АМОЦ и рост притока тепла в Арктику — за счет адвекции прогретых поверхностных вод, то есть за счет прогрева всей «ванной». 

Приток теплой воды в Арктику только растет — ученые говорят об усилении притока воды в Баренцево море на один свердруп. Поступающая вода примерно на градус теплее, чем раньше. Происходит самая настоящая «атлантификация» Арктики.

Итак, 

 ли Европа? Моделирование показывает, что сильные холодные аномалии в районе warming hole приводят к своеобразной фиксации положения струйных течений и блокирующих антициклонов. Таким образом над Европой наоборот, возникают аномально сильные волны жары. Именно о жарком лете, как о следствии замедления АМОЦ,

в своем интервью газете

Zeit

Штефан Рамсторф, чье свежее исследование всколыхнуло в феврале общественность. А для того, чтобы европейский климат подморозило, должна остановиться вся термохалинная циркуляция. Исходя из всех современных представлений, в том числе о целой

, поддерживающих АМОЦ, это крайне маловероятное событие.

Не спешит останавливаться и Гольфстрим. Еще несколько веков назад он помогал белым морякам вывозить из Америки золото, но вот с теплом все не так просто, как думал Мэтью Мори. Гольфстрим — лишь верхушка айсберга: климат Европы не находится в простой зависимости от тепла Мексиканского залива, да и морских течений в целом. Теплые зимы Старого света — один из результатов работы всей климатической системы нашей планеты. Так что рассчитывать на помощь Гольфстрима второй раз не стоит: с последствиями глобального потепления нам придется справляться самим.

Александр Чернокульский

Шестеро американских исследователей добровольно попросили закрыть их в железной бочке-батисфере и бросить в самую большую «реку с жидкими берегами» — Гольфстрим. Погрузившись на глубину около трехсот метров, «бочка» поплыла по этой мощнейшей океанской реке. Ее несло то влево, то вправо, то вниз, то вверх, но уносило все дальше и дальше от Флориды, где она была брошена в море. Тяжело было смельчакам. Прошли сутки, другие, а они все не всплывали на поверхность. Прошла неделя, другая, третья, течением их несло все дальше и дальше,, вначале на север, потом на северо-восток — в открытый океан. Батисфера все не всплывала. На тридцатые сутки бочке помогли всплыть на поверхность океана. Брошенные в море у Майами, акванавты всплыли на поверхность океана напротив берегов Новой Шотландии, то есть уже у Канады.

Этот научный эксперимент американские исследователи отважились проделать, чтобы изучить сердцевину течения Гольфстрим. «Бочка» была небольшой, специально оборудованной подводной лодкой «Бен Франклин». На ней имелась различная аппаратура, позволяющая ученым определять свой путь, глубину погружения и глубину океана, измерять температуру и соленость воды, рассчитывать скорость течения и делать другие измерения. Подлодка перемещалась только течением. Она имела двигатель, но им не пользовались.

Ученые проплыли на глубинах от 180 до 600 метров, под водой находились 731 час и 28 минут, то есть 30,5 суток. За это время течение унесло их на полторы тысячи миль. Средняя скорость составила более четырех километров в час. Самая большая скорость течения Гольфстрим на отрезке пройденного ими пути оказалась вдали от берегов, в открытом океане. Она равнялась восьми километрам в час (скорость в два раза больше той, с которой мы идем в школу или на работу), причем такая скорость наблюдалась не только на поверхности океана, но и на глубинах в несколько сот метров, а местами — более одного километра. Учеными-акванавтами было подтверждено также, что «река Гольфстрим» не течет по прямой, а извивается и петляет точно так же, как река на суше.

Гольфстрим был открыт случайно. В 1513 году испанский конкистадор Понсе де Леона в поисках некоего острова Бимини, где якобы находился источник вечной молодости, остановил свои суда в проливе южнее Флориды. Вдруг одно судно, стоявшее на якоре, подхватила какая-то неведомая сила и с большой скоростью потащила в открытое море. Судно догнали и спасли. Но любознательный штурман Антон Аламинос обратил на этот факт особое внимание и выяснил, что в проливе, где их флотилия стояла на якорях, существует мощная «река в жидких берегах». Название Гольфстрим произошло от английских слов: gulf — залив, stream — течение, река.

Так кто придумал название течению гольфстрим? На этот вопрос скорее всего не получится найти достоверного ответа т.к. само название появилось благодаря исследовательской работе многих людей.

Двести с лишним лет спустя в Америке один любознательный человек по имени Бенджамин Франклин, будучи главным почтмейстером, обратил внимание на то, что суда, идущие вдоль берегов США вначале на север, а затем на восток, быстрее доставляют почту в Европу, чем суда, идущие прямым курсом от США в Европу. На основании наблюдений капитанов за скоростью течений и температурой воды он первым составил карту Гольфстрима. Когда это было сделано, многие капитаны использовали Гольфстрим как наиболее быстрый путь из Нового Света в Старый. А имя «Бен Франклин» было присвоено той исторической «бочке-лодке».

В 1850 году в своем знаменитом труде «Физическая география морей» океанограф К. Ф. Мори писал, что в океане есть такая мощная река, которая несет в тысячи раз больше воды, чем Миссисипи или Амазонка. Правый «берег» этой стремнины состоит из теплой воды, а левый из холодной. Нигде в мире нет больше такой реки. К. Мори имел в виду Гольфстрим.

За одну секунду через Флоридский пролив из Мексиканского залива Гольфстрим выносит в Атлантический океан 35 миллионов кубических метров воды, что примерно в 30 раз больше, чем секундный сток всех рек мира. А если сюда добавить еще и другие течения, которые присоединяются к Гольфстриму по пути, то суммарный поток составит уже 47 миллионов кубических метров в секунду. Почти полтора миллиона кубических километров воды переносит Гольфстрим за один год — в 41 раз больше, чем все реки мира. Всю воду, которая находится па нашей планете, Гольфстрим смог бы перекачать за 1585 лет.

Как мы сейчас знаем, Гольфстрим — это целая система течений. Длина этих течений превышает 10 тысяч километров. Корневая часть системы называется Флоридским течением. Затем до Большой Ньюфаундлендской банки (до Канады) идет собственно Гольфстрим. Та часть течения, которая отклоняется от этой банки и следует далее на северо-восток, называется Северо-Атлантическим течением. Это течение разветвляется, и та ветвь, которая идет к Исландии и огибает этот остров с юга, называется течением Ирмингера, а та, которая направляется вдоль Норвежского побережья на север, — Норвежским течением.

На севере это течение тоже раздваивается: ветвь, идущая к Шпицбергену, называется Шпицбергенским течением, а ветвь, которая с севера огибает Скандинавию и направляется к Кольскому полуострову и к Мурманску (вот почему порт Мурманск не замерзает даже зимой), называется Нордкапским течением. Таким образом, Гольфстрим берет начало в Мексиканском заливе, а отдельные его ветви доходят до Шпицбергена.

В пределах шельфа у берегов США течение Гольфстрима прослеживается до дна, а в пределах материкового склона — до двух, иногда даже до четырех километров. Ширина Гольфстрима — десятки миль, местами — до ста миль.

Конфигурация Гольфстрима, образование разных ветвей и меандров обусловлены многими причинами, в том числе и рельефом дна океана. Центральная (осевая) полоса течения, которая имеет максимальную скорость более 4 километров в час, называется стержнем. Гольфстрим ограничивает самое чистое и прозрачное в мире Саргассово море с запада и севера, отделяет это море от холодных вод Лабрадорского течения. Лабрадорское течение идет вдоль берегов Канады и США, оттесняя Гольфстрим от берега в открытый океан.

Почему Гольфстрим берет начало именно в Мексиканском заливе? Что заставляет столь огромную массу воды прорываться через Флоридский пролив и устремляться на север?

Главной причиной этого служит нагон воды из Экваториальной Атлантики в Карибское море. Вы помните, что Северное Экваториальное (пассатное) течение от Африки перегоняет на запад колоссальные массы воды. Эти воды затем проходят севернее берегов Южной Америки и большей частью попадают в Карибское море. В результате такого нагона воды уровень океана здесь на десятки сантиметров, а то на целые метры, становится выше, чем в океане. Кроме того, жаркий и сухой климат обусловливает интенсивное испарение вод Карибского моря, а это ведет к некоторому осолонению их и увеличению плотности.

Море почти со всех сторон окружено материком и островами, и единственный выход для скапливающихся в нем водных масс — это Юкатанский пролив, отделяющим остров Кубу от берегов Мексики. Вырвавшись из Карибского моря в Мексиканский залив, воды затем устремляются во Флоридский пролив.

Таким образом, Карибское море, подобно огромному резервуару, с одной стороны заполняется водой в результате ее нагона пассатами, с другой — освобождается от нее через Флоридский пролив. Ширина и глубина этого пролива меньше, чем Юкатанского, поэтому воды вырываются в океанские просторы с большой силой и скоростью. Вместе с водами Гольфстрим переносит огромное количество тепла, полученного его водой в жаркой зоне тропической Атлантики.

Очевидно, в недалеком будущем Гольфстрим будет использоваться и для перевозки грузов контейнерами с нейтральной плавучестью. Такие контейнеры, брошенные в воду во Флоридском проливе, погрузятся на заданную глубину (на 100, 200 или 500 метров) и течением будут переноситься к Ньюфаундлендской банке или даже к берегам Великобритании и Норвегии. Их ход и положение в пространстве можно будет регулировать при помощи специальных электронных устройств. В нужный момент контейнеры будут всплывать на поверхность океана, вылавливаться буксирами и оттранспортировываться в порты. Это будут «погружаемые морские поезда», напоминающие те космические, о которых когда-то мечтал Циолковский.

Подобно Гольфстриму, в Тихом океане севернее экватора зарождается течение Куросио, оно почти такое же мощное, как Гольфстрим. Южнее экватора в результате сгона вод южными экваториальными течениями тоже зарождаются течения. Они идут вдоль материков на юг, вплоть до холодных течений Антарктиды.

Гольфстрим

Гольфстрим

Прежде всего, название свое это течение получило по ошибке. «Гольфстрим» означает «река из залива». Раньше думали, что зарождается это течение в Мексиканском заливе и течет широкой рекой от берегов Центральной Америки к Западной Европе. А оказалось ни то и ни другое. Начинается это течение там, где объединяются Северное и Южное пассатные течения, и направляется через проходы между Наветренными островами в Карибском море. Я надеюсь, вы помните из уроков географии, что пассатами называют устойчивые воздушные течения — ветры, которые в тропических районах океана дуют в Северном полушарии с северо-востока, а в Южном — с юго-востока. Наветренными островами называют южную часть Малых Антильских островов, образующих восточную границу Карибского бассейна.

По своему строению Гольфстрим оказался вовсе не похожим на реку. Скорее он напоминает систему отдельных потоков, струй и завихрений. Его течение стремительнее нашей Волги и Енисея, да и воды он переносит значительно больше, чем эти могучие реки.

Район Карибского бассейна представляет очень большой интерес для мировой науки. Ведь каждое течение — это «плита» на всепланетной «кухне погоды» или «холодильник». А Гольфстрим — «плита» уникальная. Жизнь целого Европейского континента зависит от его капризов.

Необычна история открытия Гольфстрима. Во второй экспедиции Колумба принимал участие некто Хуан Понсе де Леон — жестокий и жадный испанский дворянин, разбогатевший на грабежах мирных жителей Эспаньолы, — так испанцы называли сначала остров Гаити. Позже Хуан Понсе де Леон был назначен губернатором острова Пуэрто-Рико. Там он услыхал от местных жителей легенду об острове Бимини, на котором будто бы бьет источник вечной молодости. А это было как раз то, чего не хватало постаревшим конкистадорам. И де Леон обратился к королю с просьбой дать ему патент на поиски и колонизацию острова Бимини, а также на владение чудесным источником, который он несомненно найдет. Король Фердинанд Католик согласился, почему бы и нет? И в 1512 году на Эспаньоле в гавани Санто-Доминго началось снаряжение трех кораблей для этой фантастической экспедиции.

Де Леон нанимал на службу самых старых и увечных испанцев, осевших в колонии после первых экспедиций. Во-первых, они стоили дешевле, а во-вторых, зачем матросам молодость и здоровье, если они все смогут искупаться в чудесном источнике и возвратить себе и то и другое?

В марте 1513 года флотилия покинула берега Пуэрто-Рико, где заканчивалось ее снаряжение. На борт поднялся «адмирал» де Леон. Штурман уверенно взял курс на северо-запад, на Багамские острова. Частично они уже были знакомы испанцам. Именно там промышляли конкистадоры, добывая рабов-туземцев. Но знакомые места скоро кончились. Корабли замедлили ход. Нужно было соблюдать осторожность, чтобы не налететь на рифы и не пропустить заповедный остров молодости.

Испанцы высаживались на каждом встреченном клочке суши, купались во всех источниках, но увы… Никто из них не становился моложе!

Скоро вся северная группа Багамских островов осталась за кормой и впереди показались берега большой неизвестной земли. Но и здесь желанного источника не оказалось. В день праздника Цветущей Пасхи (по-испански Паскуа Флорида) огорченный «адмирал» приказал бросить якорь. Облачившись в парчовый камзол, в сопровождении солдат он высадился на берег и от имени кастильской короны вступил во владение новым «островом», названным им Флоридой. На самом деле это был полуостров континента Северная Америка — первое испанское владение на материке Нового Света.

После торжественной церемонии конкистадорам пришлось поторопиться и убраться на корабли, потому что на берег высыпали толпы «рослых, сильных (индейцев. — А. Т.), одетых в звериные шкуры, с громадными луками, острыми стрелами и копьями на манер мечей». Именно так описал впоследствии встречу с местными жителями Берналь Диас дель Кастильо — конкистадор и писатель, сопровождавший де Леона.

На обратном пути на юг корабли попали в мощный поток теплого морского течения. Целая река густо-синего цвета, заметно отличающаяся от окружающей ее зеленовато-голубой океанской воды, стремительно неслась с запада между Флоридой и Багамскими островами в открытый океан. Течение было таким сильным, что ночью оно сорвало с якоря и унесло в океан один из кораблей. Стоял штиль, паруса бездействовали. И корабль был полностью во власти текущей воды. С ужасом смотрели матросы на удаляющиеся берега и мачты оставшихся позади кораблей. Впереди их ждала гибель в море Дьявола…

«Всемогущий господь» сжалился над старыми людьми, и без того потерпевшими неудачу в своих поисках источника молодости, он послал им ветер…

Штурман экспедиции, старший кормчий Антонио Аламинос, уроженец портового городка Палоса в Андалусии и участник четвертого плавания Колумба, первым отметил на своих картах направление движения открытого испанцами течения, угадал, что оно должно доходить до берегов Западной Европы, и позже предложил пользоваться им при возвращении из Вест-Индии домой.

Так была открыта великая «морская река», названная испанцами «течением из залива». Собираясь из многих струй, она несет в себе больше воды, чем все реки Земли вместе, и своим теплым дыханием согревает Западную Европу, служит ей воистину «источником вечной молодости», который так и не удалось найти Хуану Понсе де Леону со своей престарелой командой.

МОРЕ ЛАБРАДОР. Часть Атлантического океана между островами Гренландия и Баффинова Земля и полуостровом Лабрадор. Точных границ не имеет. Глубина — до 4316 метров. Крупные заливы: Гудзонов, Унгава, Камберленд, Фробишер. Покрыты большую часть года льдом. Названо по имени полуострова Лабрадор.

Правда, после одной из экспедиций Аламинос сообщил, что все-таки отыскал остров Бимини. Сейчас их на картах даже целых два: Северный и Южный Бимини у 25 градусов 40 минут северной широты к юго-западу от Большой Багамы. Вот только те ли это острова, что открыл Антонио Аламинос, неизвестно. Чудесных источников на них, к сожалению, нет.

Между прочим, одним из первых исследователей Гольфстрима, человеком, составившим первую карту этого течения, был знаменитый американский ученый Бенджамин Франклин. Назначенный генеральным почтмейстером, он заинтересовался: почему почтовые суда, курсирующие между Англией и ее колониями в Новом Свете, пересекают океан с запада на восток быстрее, чем в обратном направлении? Испанцы, как правило, держали сведения свои об открытиях в секрете. Но Франклин изучил вахтенные журналы и карты китобоев. Кроме того, он сам, пересекая Атлантику, каждый день заставлял матросов черпать забортную воду деревянным ведром и измерял ее температуру. Так ему удалось установить, когда судно вошло и когда вышло из зоны теплого течения. На основании полученных данных Франклин и составил карту Гольфстрима.

Первая карта с изображением Гольфстима, созданная Бенджамином Франклином в 1768 году.

Один из отцов-основателей Соединенных Штатов Америки, Бенджамин Франклин, долгое время занимал должность главного почтмейстера всех североамериканских колоний Великобритании.

Будучи человеком крайне разносторонним и любопытным, однажды он заметил одну странную вещь – почта, которую отправляли из Англии в Америку, пересекала Атлантический океан значительно дольше, чем почта, которую отправляли в обратную сторону – разница составляла несколько недель! В своих записях от 1746 года Франклин приписывает эту аномалию влиянию вращения Земли, которое должно было, по его мнению, делать путешествие на восток быстрее, чем движение на запад. Но уже в 1762 году Франклин использовал термин «Гольфстрим» для описания «пассата, постоянно дующего над Атлантическим океаном … в сильном потоке». В 1768 году Франклин обратился к своему двоюродному брату Тимоти Фолджеру, капитану торгового судна в Нантакете, который хорошо знал прибрежную акваторию Атлантики. По словам Фолджера, китобои Нантакета любили охотиться по краям Гольфстрима и довольно неплохо изучили его характер.

В 1768 году Фолджер и Франклин издали первую карту Гольфстрима, опубликованную в Лондоне компанией Mount and Page. Хотя Франклин был первым человеком, который официально назвал и нанес на карту Гольфстрим, он не был первым, кто написал об этом. В 1513 году Понсе де Леон создал то, что мы сейчас считаем первым письменным описанием Гольфстрима. Мореплаватель столкнулся с этим течением на пути из Пуэрто-Рико к восточному побережью Флориды.

Так что же это за «пассат, постоянно дующий над Атлантическим океаном»? Гольфстрим – это мощное ветровое океаническое течение, которое переносит огромное количество теплых вод в высокие широты. Благодаря ему, температурный контраст между экваториальными и полярными областями не столь резок. Кроме того, если бы не Гольфстрим, средние широты Атлантики были бы ареной гораздо более интенсивных и разрушительных циклонов и ураганов.

Вы можете заказать печать (копию) этой старой карты любого формата (размера) и на любой поверхности.

Чтобы купить старую карту, просто нажмите кнопку заказать, оставьте свои координаты – и мы сразу же свяжемся с Вами, чтобы обсудить подробности заказа.

Мы не указываем здесь стоимость печати, так как все карты отличаются по размеру, и для каждого заказа необходимо рассчитывать стоимость индивидуально. Кроме того, у нас есть много вариантов выбора поверхности для печати, исходя из Ваших потребностей и интерьера – кроме бумаги, мы можем напечатать, например, на холсте, дереве, виниле (накатка на пластик), ткани, коже, плитке, самоклеящейся пленке и многом другом!

К каждому заказу прилагается описание карты на состаренной бумаге – бесплатно!

Не стихают слухи об ослаблении Гольфстрима, которое происходит то ли из-за утечки нефти в Мексиканском заливе, то ли из-за сильного таяния арктических льдов, и о том, что это грозит нам неслыханными климатическими катастрофами, вплоть до наступления нового ледникового периода. В редакцию приходят письма с просьбой разъяснить, действительно ли тёплое течение скоро исчезнет. На вопросы читателей отвечает кандидат физико-математических наук Евгений Володин, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики РАН.

Гольфстрим — это тёплое течение в Мексиканском заливе, которое огибает Флориду, течёт вдоль восточного побережья США примерно до 37-го градуса с.ш. и затем отрывается от побережья на восток. Подобные течения существуют и в Тихом океане — Куросио, и в Южном полушарии. Уникальность же Гольфстрима состоит в том, что после отрыва от американского берега он не поворачивает обратно в субтропики, а частично проникает в высокие широты, где уже называется Северо-Атлантическим течением. Именно благодаря ему на севере Атлантики температура на 5—10 градусов выше, чем на аналогичных широтах в Тихом океане или в Южном полушарии. По этой же причине Северное полушарие в целом немного теплее Южного.

Первопричина такой необычности Северной Атлантики состоит в том, что воды над Атлантическим океаном испаряется немного больше, чем выпадает в виде осадков. Над Тихим океаном, наоборот, осадки немного преобладают над испарением. Поэтому в Атлантике вода в среднем несколько солонее, чем в Тихом океане, а значит, тяжелее, чем более пресная тихоокеанская, и потому она стремится опуститься на дно. Особенно интенсивно это происходит на севере Атлантики, где солёную воду утяжеляет ещё и охлаждение на поверхности. На место опустившейся в глубину воды в северную Атлантику приходит вода с юга, это и есть Северо-Атлантическое течение.

Таким образом, причины, обуславливающие Северо-Атлантическое течение, глобальны, и вряд ли на них может существенно повлиять такое локальное событие, как разлив нефти в Мексиканском заливе. По самым пессимистическим оценкам, площадь нефтяного пятна составляет сто тысяч квадратных километров, в то время как площадь Атлантического океана чуть меньше ста миллионов квадратных километров (то есть в тысячу раз больше пятна). Согласно данным атмосферного реанализа NCEP (National Centers for Environmental Prediction, США) — синтезированным данным спутников, станций наземных наблюдений, зондирований, «усвоенных» моделью динамики атмосферы (atmospheric model of NCEP’s Global Forecast System — GFS), с тёплыми течениями Северной Атлантики ничего страшного пока не случилось. Взгляните на карту, составленную на основе этих данных (рис. 1). В сентябре—ноябре 2010 года отклонение температуры поверхности в Мексиканском заливе, а также в той части Атлантики, где проходят Гольфстрим и Северо-Атлантическое течение, от среднего значения в те же месяцы 1970—2009 годов не превышает одного градуса Цельсия. Лишь на северо-западе Атлантики, в области холодного Лабрадорского течения, эти аномалии достигают двух-трёх градусов. Но и такая величина сезонных аномалий вполне обычна и наблюдается в том или ином регионе почти ежегодно.

Не подтверждаются и сообщения о том, что Гольфстрим между 76 и 47 меридианами в 2010 году стал холоднее на 10 градусов Цельсия. Как следует из данных GODAS¹ (Global Ocean Data Assimilation System — система усвоения всех имеющихся данных наблюдений — спутников, кораблей, буёв и т.д. — с использованием модели динамики океана), средняя температура поверхности океана в июне 2010 года между примерно 40 и 70 градусами з.д. была ниже, чем в июне 2009 года, всего на один-два градуса и лишь в одном месте — почти на три градуса (рис. 2). Но такие аномалии температуры вполне укладываются в рамки естественной изменчивости. Обычно они сопровождаются «отклонениями» другого знака в соседних районах океана, что и происходило летом 2010 года, согласно данным GODAS. Так что если их усреднить по всей северной Атлантике, то среднее температурное отклонение было близко к нулю. К тому же такие явления живут обычно несколько месяцев, и осенью отрицательная аномалия уже не прослеживалась (рис. 3).

Существование Гольфстрима хорошо подтверждают и данные GODAS по горизонтальным скоростям течения на глубине 50 м, осреднённые за июнь 2010 года. Карта, составленная на основе этих данных (рис. 4), показывает, что Гольфстрим, как и всегда, течёт через Мексиканский залив, вокруг Флориды и вдоль восточного берега США. Затем он отрывается от берега, становится шире, одновременно скорость течения падает (как и должно быть), то есть не прослеживается ничего необычного. Примерно так же, по данным GODAS, Гольфстрим течёт и в другие месяцы 2010 года. Отметим, что 50 м — наиболее характерная глубина, на которой Гольфстрим виден лучше всего. Скажем, поверхностные течения могут отличаться от тех, что на глубине 50 м, чаще всего из-за влияния ветра.

Впрочем, в истории были случаи, когда происходили события, аналогичные тем, что описываются в распространённых сейчас «страшилках». Последнее такое событие произошло около 14 тысяч лет назад. Тогда заканчивался ледниковый период, и на территории Северной Америки из растаявшего льда образовалось огромное озеро, запруженное ещё не растаявшим ледником. Но лёд продолжал таять, и в какой-то момент вода из озера начала вытекать в Северную Атлантику, распресняя её и тем самым препятствуя опусканию воды и Северо-Атлантическому течению. В результате в Европе заметно похолодало, особенно зимой. Но тогда, по существующим оценкам, воздействие на климатическую систему было огромным, ведь поток пресной воды составлял около 10⁶ м³/с. Это более чем на порядок превышает, например, современный сток всех российских рек.

Ещё один важный момент, который хотелось бы подчеркнуть: среднесезонные аномалии атмосферной циркуляции в умеренных широтах в очень небольшой степени зависят от аномалий температуры поверхности океана, в том числе и такие крупные, какие наблюдались этим летом в Европейской России. Специалисты по сезонному прогнозу погоды утверждают, что лишь 10—30% отклонений от «нормы» среднесезонной температуры в каком-либо пункте на территории России обусловлены аномалиями температуры поверхности океана, а остальные 70—90% — результат естественной изменчивости атмосферы, первопричина которой неодинаковое нагревание высоких и низких широт и предсказать которую на срок более двух-трёх недель практически невозможно (см. также «Наука и жизнь» № 12, 2010 г.).

Именно поэтому считать наблюдавшиеся аномалии погоды в Европе летом 2010 года или ещё в какой-либо сезон результатом лишь влияния океана ошибочно. Если бы это было так, сезонные или месячные отклонения погоды от «нормы» легко бы предсказывались, поскольку крупные аномалии температуры океана, как правило, инерционны и живут не меньше нескольких месяцев. Но пока хороший сезонный прогноз погоды не удаётся ни одному прогностическому центру в мире.

Если же говорить конкретно о причинах аномалии лета 2010 года в России, то она была вызвана взаимодействием двух случайно совпавших факторов: блокирующего антициклона, который обусловил перенос воздуха в центральные области России преимущественно с востока—юго-востока, и почвенной засухи в Поволжье и Предуралье, что позволило распространяющемуся воздуху не тратить тепло на испарение воды с поверхности. В результате повышение температуры воздуха у поверхности получилось действительно беспрецедентным за весь период наблюдений. Однако вероятность возникновения блокирующего антициклона и почвенной засухи в Поволжье мало зависит от аномалий температуры поверхности океана, в том числе и в районе Гольфстрима.

Комментарии к статье

¹ Данные GODAS можно свободно скачать с сайта http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.godas.html.