Гольфстрим | это… Что такое Гольфстрим?
Схема переноса тепла течением Гольфстрим
Термическая карта Гольфстрима у побережья Северной Америки. Источник: НАСА.
У этого термина существуют и другие значения, см. Гольфстрим (значения).
Гольфстри́м (от англ. gulf stream — течение из залива) — тёплое морское течение в Атлантическом океане. В узком смысле Гольфстримом называют течение вдоль восточного побережья Северной Америки от Флоридского пролива до Ньюфаундлендской банки. (Так оно, в частности, отмечается на географических картах.) В широком смысле Гольфстримом часто называют систему тёплых течений в северной части Атлантического океана от Флориды до Скандинавского полуострова, Шпицбергена, Баренцева моря и Северного Ледовитого океана.[1]
Расход воды Гольфстримом составляет около 50 миллионов кубических метров воды ежесекундно, что в 20 раз больше, чем расход всех рек мира, вместе взятых.
Благодаря Гольфстриму страны Европы, прилегающие к Атлантическому океану, отличаются более мягким климатом, нежели другие регионы на той же географической широте: массы тёплой воды обогревают находящийся над ними воздух, который западными ветрами переносится на Европу. Отклонения температуры воздуха от средних широтных величин в январе достигают в Норвегии 15—20 °C, в Мурманске — более 11 °C.
Содержание
|
Возникновение и курс
Схема течений северной Атлантики
В планетарном масштабе Гольфстрим, как и любое мировое течение, обусловлено в первую очередь вращением Земли, которое разгоняет тропические пассаты, пассатные течения, в том числе Северное пассатное течение, нагоняет избыточное количество воды в Карибское море, определяет силу Кориолиса, прижимающую течение к восточному побережью американского континента.
Локально в каждой отдельной области направление и характер течения определяются также очертанием материков, температурным режимом, распределением солёности и другими факторами.
Предшественник Гольфстрима, Юкатанское течение, втекает из Карибского моря в Мексиканский залив через узкий пролив между Кубой и Юкатаном. Там вода либо уходит по круговому течению залива, либо образует Флоридское течение, которое следует через ещё более узкий пролив между Кубой и Флоридой и выходит мощным потоком в Атлантический океан. Средний расход воды во Флоридском проливе — 25 млн м³/с.
Успев набрать в Мексиканском заливе значительное количество тепла, Флоридское течение соединяется возле Багамских островов с Антильским течением и превращается в Гольфстрим, который течёт узкой полосой вдоль побережья Северной Америки. На уровне Северной Каролины Гольфстрим покидает прибрежную зону и поворачивает в открытый океан. Максимальный расход течения при этом достигает 85 млн м³/с. Примерно в 1500 км далее, Гольфстрим сталкивается с холодным Лабрадорским течением, отклоняющим его ещё больше на восток в сторону Европы.
Двигателем смещения на восток выступает также сила Кориолиса.
В этой области Гольфстрим часто образует ринги — вихри в океане.[2]
:87—89 Отделяющиеся от Гольфстрима в результате меандрирования, они имеют диаметр около 200 км и движутся в океане со скоростью 3—5 см/с.[3]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.
Продолжение Гольфстрима к северо-востоку от Большой Ньюфаундлендской банки известно, как Северо-Атлантическое течение. Северо-Атлантическое течение пересекает Атлантический океан в северо-восточном направлении, теряя значительную часть энергии в ответвлениях на юг, где Канарское течение замыкает основной цикл течений северной Атлантики. Ответвления на север в Лабладорскую котловину образуют течение Ирмингера, Западно-Гренландское течение и замыкаются Лабрадорским течением.
Нарушение течения Гольфстрим
Гипотеза о связи изменений климата с нарушениями течения Гольфстрим
| Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье. |
Учитывая влияние Гольфстрима на климат предполагается, что в краткосрочной исторической перспективе возможна климатическая катастрофа, связанная с нарушением течения.
Исторические данные
В пользу принципиальной возможности подобной катастрофы приводятся данные о катастрофических изменениях климата, происходивших на нашей планете ранее. В том числе имеющиеся свидетельства о Малом Ледниковом периоде или данные анализа льдов Гренландии.
Всемирное потепление
Так же предполагается, что нарушение течения может стать результатом глобального потепления. Поскольку на динамику течения оказывает значительное влияние солёность океанской воды, уменьшающаяся из-за таяния льдов. Возможно также влияние уменьшающейся разности температур между полюсом и экватором при усилении парникового эффекта. Таким образом, «глобальное потепление» грозит Европе катастрофическим похолоданием.
Возможность влияния аварии на платформе Deepwater Horizon на Гольфстрим
В связи с аварийным выходом нефти на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе в апреле 2010 года, появились сообщения о нарушениях в непрерывном течении Гольфстрима «…в результате истечения нефти из повреждённой скважины»[4]
Обоснованность гипотезы
В настоящее время нет достаточно обоснованных данных о влиянии вышеупомянутых факторов на климат. Есть и строго противоположные мнения. В частности, по мнению доктора географических наук, океанолога Бондаренко А.
Л., «режим „работы“ Гольфстрима не изменится». Это аргументируется тем, что фактического переноса воды не происходит, то есть течение является волной Россби. Поэтому, никаких внезапных и катастрофических изменений климата Европы не произойдет [5].
Примечания
- ↑ Большая советская энциклопедия: [В 30 т.]/ Гл. ред. А. М. Прохоров. Издание 3-е. — М.: Сов. энцикл., 1969—1978.
- ↑ М.Н. Кошляков, А.С. Монин Вихри в океане // Наука и человечество, 1985 : Международный ежегодник. — М.: Знание, 1985. — С. 87—103.
- ↑ А.С. Монин, Г.M. Жихарев. Океанские вихри. // УФН. — 1990. — В. 5. — Т. 160. — С. 1-47.
- ↑ Risk of global climate change by BP oil spill // сообщение физика-теоретика Dr.Gianluigi Zangari для Frascati National Laboratories (LNF), National Institute of Nuclear Physics (INFN)
- ↑ А. Л. Бондаренко, «Куда течёт Гольфстрим?» // Океанология. Научно-популярный блог о Мировом океане и его обитателях.
См. также
- Пассат
- Воздействие Солнца на Землю
- Бореоатлантическая подобласть
- Сальстраумен
- Динамика североатлантического климата
Ссылки
- БСЭ.Гольфстрим.
- ТОП ФРС против Гольфстрима В. П. Полеванов. 24 июня 2011.
- Вашингтон и Брюссель ищут замену Гольфстриму В. П. Полеванов. 25 мая 2011.
Чем грозит слабеющий Гольфстрим? | Наука и жизнь
Рис. 1. Схема Атлантического меридионального течения: поверхностная часть течения обозначена сплошными линиями, глубоководная — пунктирными. Цвет линий отвечает приблизительной температуре воды. Рисунок: R.
Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP/ Wikimedia Commons/CC BY 3.0.
Рис. 2. Меридиональная функция тока (значения приведены в Св) в Атлантике, осреднённая за 1980—2014 годы по данным модели климата INM-CM5-0, разработанной в Институте вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН. (Модель участвует в Международном проекте сравнения климатиче-ских моделей CMIP — Coupled Model Intercomparison Project.) Стрелками обозначены направления течений. Рисунок Евгения Володина.
Рис. 3. Интенсивность АМОС (Св) в 1850—2014 годы (зелёная линия) и её вероятное дальнейшее изменение до 2100 года (красная линия), по данным модели климата INM-CM5-0. Рисунок Евгения Володина.
Рис. 4. Вероятное изменение температуры в 2081—2100 годах по сравнению с 1981—2000 годами, по данным модели климата INM-CM5-0. Рисунок Евгения Володина.
‹
›
Открыть в полном размере
В марте нынешнего года в журнале «Nature Geoscience» вышла статья* группы исследователей из Германии, Великобритании и Ирландии, в которой приводятся новые данные о том, что Гольфстрим замедляется, и это может привести или уже приводит к понижению температуры в Северной Атлантике и Европе.
Насколько такие опасения обоснованы? Основная мысль статьи сформулирована уже в заголовке: Атлантическая меридиональная циркуляция (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) в последние годы слабее, чем когда-либо ещё в течение последних 1600 лет. Такой вывод авторы делают на основе реконструкции различных параметров морской воды и морской экосистемы в североатлантическом регионе, проанализировав различные фактические данные: изотопный состав кораллов и донных отложений, результаты гранулометрического анализа, состав планктона, химический состав ледовых кернов Гренландии и кольца произрастающих в регионе деревьев. Чтобы понять, почему данное утверждение представляет большой интерес, разберёмся, что такое AMOC и как с ней связан Гольфстрим.
Гольфстрим в узком смысле — это течение шириной 70—100 км, огибающее полуостров Флорида с востока, затем уходящее дальше на восток от американского берега у мыса Хаттерас примерно на 36° с. ш. и достигающее Ньюфаундлендской банки — обширной отмели в Атлантическом океане у острова Ньюфаундленд.
Атлантической меридиональной циркуляцией называют течения Атлантического океана, осреднённые вдоль долготы.
AMOC принято визуализировать в виде меридиональной функции тока (см. рис. 2). Течения направлены вдоль линий функции тока так, чтобы б?льшие значения были справа, а меньшие слева, если смотреть по течению. Мы видим, что в верхних примерно 600 метрах толщи воды осреднённые вдоль долготы течения Атлантики направлены с юга на север, на севере Атлантики происходит опускание воды, и на глубинах более 1000 м осреднённый вдоль долготы поток направлен с севера на юг. Максимальный расход, равный примерно 18 Св, имеет место на 20—30° с. ш. Максимум функции тока расположен на глубине 600—1000 м. Гольфстрим — это часть направленного на север потока в верхнем слое океана, однако он частично компенсируется потоком на юг в центральной и восточной части Атлантики.
Представленная на рис. 2 функция тока — результат численного моделирования. Непосредственно измерить AMOC во всей Атлантике сейчас не представляется возможным. Причина в том, что результирующий поток на север в верхнем слое и поток на юг в нижнем слое океана складываются из весьма изменчивых в пространстве и во времени разнонаправленных потоков, поэтому измерения должны проводиться достаточно часто как в пространстве, так и во времени, а это пока технически невозможно.
В настоящий момент регулярные измерения, позволяющие вычислить меридиональную функцию тока, проводятся лишь на одной широте, а именно на 26° с. ш., там, где на рис. 2 виден максимум**. Назовём интенсивностью AMOC величину максимума меридиональной функции тока. По данным климатической модели, это около 18 Св. Данные наблюдений при осреднении за весь доступный период наблюдений с 2004 по 2018 год дают близкое значение около 17 Св.
Почему же так важно измерять и вычислять интенсивность AMOC и её изменения во времени? Поток воды на север приносит в Северную Атлантику более тёплую воду с юга, а обратный поток в глубине уносит более холодную воду, отдавшую значительное количество тепла атмосфере. Здесь, собственно, тоже не всё так просто. Как показала в своей статье, опубликованной в 2015 году в журнале «Progress in Oceanography», группа океанографов из Великобритании и США, почти всё тепло переносит сам Гольфстрим***. В среднем поток тепла, переносимый Гольфстримом на север, составляет на 26° с.
ш. 2,5 ПВт (1 ПВт = 1015 Вт). Этот поток частично компенсируется обратным потоком тепла в центральной и восточной части Атлантики, который составляет в среднем около 1,8 ПВт. Ещё примерно 0,55 ПВт составляет поток тепла, переносимый экмановскими течениями верхнего слоя и мелкомасштабными течениями. Итого в сумме получается 1,25 ПВт. Это тот поток тепла, который переносит AMOC на север. Так происходит только в Атлантике, другие океаны переносят к полюсам гораздо меньше тепла, поэтому вода в Северной Атлантике заметно теплее, чем вода в Тихом океане на той же широте или вода Южного океана на тех же градусах южной широты. От воды нагревается и воздух. Учитывая преобладание западных ветров в умеренных широтах, климат Европы тоже заметно теплее, чем Азии и Северной Америки на той же широте.
Есть опасение, что значительное замедление AMOC может привести к похолоданию в Северной Атлантике, Европе, да и во всём Северном полушарии в целом. Такие события неоднократно случались в прошлом.
Так, во время последнего ледникового периода 20—110 тыс. лет назад время от времени от Северо-Американского ледника откалывались большие айсберги и, тая в Северной Атлантике, распресняли её. Поверхностная вода становилась более лёгкой, её опускание затруднялось или прекращалось, это приводило к значительному ослаблению AMOC, а значит и к существенным похолоданиям во всём Северном полушарии. Последнее событие такого рода произошло примерно 11 700—12 900 лет назад и было связано с таянием Северо-Американского ледового щита, когда огромное количество пресной воды, скопившейся в озёрах, наконец прорвалось в Северную Атлантику. Это событие также привело к значительному похолоданию во всём Северном полушарии. Поэтому данные о том, что AMOC уменьшается и уже несколько десятилетий слабее, чем когда-либо в последние 1600 лет, не могут не настораживать. Насколько сильно уменьшилась AMOC по сравнению с предшествующим периодом? Какова вероятная причина такого уменьшения? Привело ли это вместо глобального потепления к похолоданию, например, в Северной Атлантике и Европе? Могут ли такие явления произойти в будущем? Попытаемся ответить на эти вопросы.
Мы видим, что и по данным наблюдений, и по данным климатических моделей современная интенсивность АМОС, то есть максимум меридиональной функции тока на рис. 2, составляет примерно 17—18 Св. Насколько же это значение меньше, чем, скажем, тысячу лет назад? Точного ответа на такой вопрос, конечно, нет, ведь тысячу лет назад AMOC никто не измерял и её интенсивность можно оценить только по косвенным данным. Например, считая известным, что Северная Атлантика теплее других океанов на той же широте из-за переноса тепла на север AMOC примерно на 10°. А изменения температуры, за которые ответственно изменение AMOC в последние десятилетия, составляют 0,5—1°. Исходя из этой пропорции, можно предположить, что интенсивность AMOC уменьшилась к настоящему моменту на 5—10%. Небольшое снижение интенсивности AMOC можно видеть даже по данным наблюдений на 26° с. ш. за 2004—2018 годы, хотя оно и замаскировано естественными колебаниями. Из-за чего же это произошло? Авторы статьи в журнале «Nature Geoscience» считают, что основная причина — глобальное потепление, вызванное деятельностью человечества.
И в этом случае в ближайшие десятилетия нас ждёт дальнейшее уменьшение интенсивности AMOC.
Так ли это? Чтобы ответить на этот вопрос, надо оценить, насколько изменилась интенсивность AMOC к настоящему моменту благодаря антропогенным воздействиям. В этом нам поможет проведённый сотрудниками Института вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН численный эксперимент с климатиче-ской моделью INM-CM5-0 по воспроизведению изменений климата в 1850—2014 годах (см. рис. 3). В эксперименте учтены все известные воздействия на климатическую систему, как антропогенные (увеличение концентраций парниковых газов, изменение концентраций или эмиссий антропогенных аэрозолей), так и естественные (извержения вулканов, небольшие изменения солнечного излучения, наблюдавшиеся в этот период, и т. д.). Его результаты показывают, что интенсивность AMOC к началу XXI века по сравнению с серединой XIX века уменьшилась как раз на 5—10%.
Привело ли такое уменьшение к фактическому похолоданию в Северной Атлантике? Нет, это привело всего лишь к тому, что в Северной Атлантике теплело несколько меньше, чем в других регионах, так как результат от замедления AMOC нивелировался потеплением.
Сравнение имеющихся данных наблюдений показывает, что практически везде в Северной Атлантике в 1955—2015 годах происходило потепление. Это подтверждается и в Пятом оценочном докладе международной группы экспертов по изменению климата, где сделан вывод, что как температура поверхности, так и теплосодержание верхнего 700-метрового слоя воды в последние десятилетия возрастали. А данные реконструкции температуры по-верхности за последние 2900 лет показывают, что Северная Атлантика в последние два десятилетия теплее, чем когда-либо.
Что же нас ожидает в относительно недалёком будущем, скажем, до конца XXI века? Ответ на этот вопрос, конечно, зависит от того, по какому пути пойдёт человечество. Если предположить дальнейший рост антропогенных эмиссий парниковых газов и связанное с этим развитие глобального потепления, то можно ожидать и дальнейшего уменьшения интенсивности АМОС. По данным климатической модели INM-CM5-0, к концу XXI века интенсивность AMOC может снизиться до 12—13 Св вместо 17 Св в начале столетия.
Аналогичные прогнозы уменьшения интенсивности AMOC дают и другие климатические модели. Дополнительные численные эксперименты показывают, что основная причина уменьшения интенсивности AMOC в данном случае — уменьшение охлаждения атлантической воды в умеренных широтах из-за глобального потепления, а поток пресной воды вследствие таяния гренландского и морского арктического льда, а также увеличения осадков играют вторичную роль. Интенсивность Гольфстрима тоже уменьшится к концу XXI века на 20—30%. Глобальное повышение температуры составит 3—4 градуса. Что же произойдёт с температурой в Северной Атлантике и Европе? Она тоже повысится, просто это повышение будет несколько меньше, чем если бы AMOC осталась такой же интенсивной (рис. 4). В Северной Атлантике, согласно климатической модели, потеплеет на 2—3°, в Европе на 3—5°.
Почему же в прошлом изменения интенсивности AMOC приводили к существенным изменениям климата, а в ближайшем будущем такого не ожидается? Большинство прошлых эпизодов изменения интенсивности AMOC, в частности, во время ледниковых периодов, были вызваны очень большими изменениями баланса пресной воды в Северной Атлантике.
Сейчас, во время межледниковья, таких больших изменений баланса пресной воды не ожидается. В прошлых межледниковьях изменения баланса пресной воды тоже были существенно меньше по величине, чем в ледниковые периоды. В современную эпоху основная ожидаемая причина изменения интенсивности AMOC — изменение баланса тепла на поверхности при глобальном потеплении, которое AMOC может лишь частично компенсировать.
***
В гидродинамике функцией тока для жидкости называют функцию двух переменных (координат) ψ (х, у), производные которой равны проекциям скорости потока на выбранные оси координат. Математически это выражается так:
В качестве у можно, например, взять глубину, а в качестве х — широту или долготу. Эта функция обладает важным свой-ством: линии её постоянного значения для установившегося потока совпадают с линиями тока, вдоль которых движутся частицы жидкости. Поэтому, построив такие линии для разных значений ψ, подобно тому, как на географических картах строят линии через точки с одинаковой высотой, можно получить картину движения жидкости в плоскости (х, у).
Разница значений функции тока между двумя линиями тока определяет секундный расход жидкости в соответствующем месте.
***
Экмановские течения — течения в поверхностном слое океанской воды, изменяющие направление под действием силы Кориолиса. Названы по имени шведского океанолога Вагна Экмана.
Комментарии к статье
* L. Caesar, G. D. McCarthy, et al. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium // Nature Geoscience, volume 14, pages 118—120 (2021).
** Измерения проводятся с 2004 года, результаты измерений доступны на сайте https://rapid.ac.uk/.
*** McCarthy G. et al. Measuring the Atlantic Meridional Overturning Circulation. // Progress in Oceanography, Volume 130, January 2015, Pages 91—111.
Гольфстрим продолжает замедляться, как показывают новые данные, пресная вода создает дисбаланс в течении, приближая его к точке коллапса
Гольфстрим существенно ослабел за последние десятилетия, как показывают новые исследования.
Погода в Соединенных Штатах и Европе сильно зависит от этого океанского течения, поэтому важно, чтобы мы понимали происходящие изменения и то, что они означают для нашей погоды сейчас и в ближайшем будущем.
Растет понимание того, что Гольфстрим и общая атлантическая циркуляция приближаются к критической точке коллапса. Как вы увидите, увеличивается приток пресной воды из-за таяния морского льда, что может быть связано с этими изменениями.
Мы посмотрим последние данные о Гольфстриме, где и как он течет, как меняет нашу погоду , и почему он действительно так сильно обрушивается в последние десятилетия. И мы покажем вам, что на самом деле получилось в фильме «Послезавтра», когда обрушился Гольфстрим.
ЧТО ТАКОЕ ГОЛЬФСТРИМ
Во-первых, что такое Гольфстрим, где его найти и что в нем такого особенного?
Гольфстрим — мощное океанское течение, переносящее более теплые воды из Мексиканского залива в северную часть Атлантического океана. Он простирается вдоль восточного побережья США , где он начинает поворачивать в сторону северной Европы.
На изображении ниже показана грубая схема Гольфстрима и места его течения через Северную Атлантику. На самом деле он не течет по такой красивой прямой линии, но, как вы увидите, он очень сложен и полон движения и динамики.
Этот сильный поток теплой воды напрямую влияет на климат Флориды. По сравнению с другими юго-восточными штатами, во Флориде температура зимой выше, а летом прохладнее.
Поскольку Гольфстрим также простирается в сторону Европы, он способствует согреванию западноевропейских стран, оказывая серьезное влияние на региональный климат.
Сам поток лучше всего виден, если мы посмотрим на температуру океана и скорость поверхностного течения.
На изображении ниже вы можете увидеть последние данные о температуре поверхности океана. Обратите внимание на теплый поток воды, движущийся вверх вдоль восточного побережья Соединенных Штатов, простирающийся далеко в Северную Атлантику.
Это Гольфстрим в своих лучших проявлениях, переносящий необходимые теплые воды дальше на север. Напротив, вы можете увидеть холодное Лабрадорское течение, текущее вдоль восточного побережья Канады.
Возможно, Гольфстрим будет виден еще лучше, если мы посмотрим на движение и скорость океанских поверхностных течений. На изображении ниже вы можете увидеть скорость течений на поверхности океана, где выделяется Гольфстрим, и его можно увидеть в его самой грубой форме и форме.
Это океанское течение не течет по прямой линии, как это видно на многих графиках. На самом деле он очень сложный, с большой динамикой и завихрением через Северную Атлантику. В нем много мелких водоворотов, как теплых, так и холодных. Это очень похоже на атмосферный реактивный поток.
Глядя на весь мир, мы видим, что Гольфстрим не единственный в своем роде. Есть много областей с постоянной циркуляцией океана. Наиболее заметным, пожалуй, является Японское течение (Куросио), которое по своей активности очень похоже на Гольфстрим.
Мы создали анимационный видеоролик высокого разрешения, показывающий движение Гольфстрима. Это хорошо покажет, как она течет в сторону Северной Атлантики. На видео показан период Winer 2020/2021, так как Гольфстрим лучше всего виден в зимнее время, когда он имеет самый высокий температурный контраст.
ТЕЧЕНИЯ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИИ
Более крупная система циркуляции, в которой находится Гольфстрим, называется Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией ( AMOC) . AMOC представляет собой большую систему океанских течений в Атлантическом океане, обусловленную разницей в температуре и содержании соли, что влияет на его плотность. Гольфстрим — это всего лишь надводная часть АМОЦ в Северной Атлантике.
Изображение, представленное Метеобюро Великобритании, примерно показывает всю глобальную циркуляцию океана. У него много разных названий, но в основном его называют 9.0003 Глобальная конвейерная лента или Термохалинная циркуляция .
AMOC является атлантической частью этой глобальной циркуляции.
Но что на самом деле движет океанскими течениями в Северной Атлантике?
По мере того, как Гольфстрим переносит более теплые воды на север, они постепенно остывают, выделяя большую часть тепла. По пути также происходит испарение, увеличивающее концентрацию соли в океане.
Более низкая температура и высокое содержание солей делают воду более плотной и тяжелой. Это означает, что он погрузится глубже в океан. Тонущая вода вызывает движение и импульс, вытягивая больше воды с поверхности и создавая стабильный поток.
На изображении ниже показана соленость поверхности океана или количество соли в воде. Чем выше число, тем соленее вода. Выше 35 у нас все еще соленая вода, поэтому, когда вода остывает, она становится плотнее (тяжелее) и начинает тонуть.
Холодная плотная вода медленно течет на юг, в нескольких километрах ниже поверхности океана. В конце концов, он вытягивается обратно на поверхность и нагревается в процессе, называемом «апвеллинг», завершая весь круг циркуляции.
Причина, по которой это важно, заключается в том, что AMOC является неотъемлемой частью погоды и климата в Северном полушарии. Он переносит много более теплых вод и энергии в северные регионы. На изображении ниже показан контур североатлантической части AMOC.
Если мы посмотрим глубже под поверхность, примерно на 380 метров (1240 футов), Гольфстрим все еще хорошо виден. Но вы также можете лучше увидеть более холодные воды к югу от Гренландии, где океанское течение опускается по мере того, как становится плотнее.
Продолжая спускаться примерно на 1200 метров (4000 футов), мы достигаем самого дна Гольфстрима. Мы едва можем видеть выделяющийся теплый поток, так как температура океана выше на востоке, вокруг европейского континентального шельфа.
ГОЛЬФТРИМ И ЗИМНЯЯ ПОГОДА
Ниже мы создали специальный рисунок, который показывает, почему Гольфстрим и AMOC в целом так важны. На изображении показана средняя температура поверхности в январе за последние 42 года.
То, что вы можете видеть, это большая разница температур, например, между далекой Северной Атлантикой и Канадой.
Глядя на ту же линию широты, например, 60 градусов северной широты, вдоль оконечности Гренландии. Вы можете видеть, что существует разница температур почти в 30 градусов по Цельсию между Северной Атлантикой и югом Канады.
Например, разница в зимнем климате между Великобританией и южной Канадой очень велика. Во многом это связано с теплым течением Гольфстрим. Он приносит более теплые воды на север, сохраняя климат в Европе более мягким.
Поскольку многие наши читатели больше знакомы со шкалой Фаренгейта, мы создали тот же график, но в градусах Фаренгейта. Вы можете увидеть большую разницу в 50-60 градусов по Фаренгейту, например, между далекой Северной Атлантикой и южной Канадой.
Вы также можете увидеть более теплый климат вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. На это также частично влияет теплое океаническое течение. Но, как вы увидите далее в статье, Гольфстрим также может оказывать негативное влияние на погоду в Соединенных Штатах.
Но сначала, сосредоточившись на дальней североатлантической части АМОЦ, мы видим, что она достаточно сложная. Более теплые воды переносятся далеко за пределы Британских островов и Исландии, проникая глубоко в Северный Ледовитый океан.
Если вы посмотрите на фактическую температуру океана месячной давности, вы увидите положительные температуры 6-10 градусов по Цельсию (43-50 градусов по Фаренгейту), достигающие Полярного круга. Фиолетовые цвета указывают на морской лед или очень холодную воду, близкую к замерзанию.
Эта активная система водного транспорта является одной из основных причин того, что северный полярный круг в этом регионе в основном свободен ото льда.
На приведенном ниже анализе концентрации морского льда хорошо видно, что область, соединяющаяся с Северной Атлантикой, свободна ото льда. Это связано с тем, что температура океана слишком высока, чтобы можно было замерзнуть. Активные океанские течения постоянно приносят относительно более теплые воды, препятствуя образованию толстого морского льда.
Ослабление Гольфстрима и его обрушение
Существует теория, что в какой-то момент Гольфстрим может перекрыться, что делает фильм «Послезавтра» реальностью. В этом знаменитом фильме циркуляция в Северной Атлантике полностью прекратилась, что толкнуло мир в новый ледниковый период .
Фильм не совсем точен с научной точки зрения, так как эти глобальные изменения не происходят всего за три дня. Хотя реальность несколько отличается от фильма, мы посмотрим на состояние Гольфстрима, которое показывает, что это океанское течение действительно ослабление .
Переходя непосредственно к главному, у нас есть график ниже, который показывает силу АМОК за прошедшие столетия. Конечно, это реконструкции, основанные на «прокси-данных», таких как данные о кораллах, океанских отложениях и наземных данных.
Наиболее важным выводом является то, что мы можем наблюдать сильное ослабление АМОК, по крайней мере, за последние 200 лет.
Эти прокси-данные согласуются с современными инструментальными наблюдениями. Это придает уверенности в части исторической реконструкции.
Чаще всего температура океана используется для определения состояния/силы Гольфстрима и всей циркуляции течений в Северной Атлантике.
На изображении ниже показана северная часть Атлантического океана, разделенная на две области. На восточном побережье США есть теплая область Гольфстрима. Но в субполярной части Северной Атлантики у нас есть синяя область, где Гольфстрим выделяет свое тепло и уходит в глубины.
На графиках слева показано изменение температуры во времени. Вы можете видеть, что район Гольфстрима нагревается, в то время как Северная Атлантика со временем охлаждается. Относительная разница между этими двумя областями обычно используется в качестве оценки силы AMOC.
Мы построили график, который фактически показывает относительную разницу между этими двумя областями. Хорошо видно, что, по крайней мере, с 1900-х годов наблюдалась медленная, но устойчивая тенденция к снижению.
Особенно за последние 40 лет мы можем наблюдать более сильную отрицательную разницу в этих двух областях, что указывает на возможное дальнейшее ослабление AMOC .
Основой данных для этого графика является набор данных NOAA ERSSTv5. Это сочетание наблюдений и реконструкций с использованием всех доступных данных и современных методов для восстановления температуры поверхности моря до 1854 г.
Данные, конечно, не на 100% точны так давно. Но доказано, что они очень хорошо согласуются с современными наблюдениями, давая уверенность также и в отношении исторических периодов.
Мы построили еще один график, на этот раз для теплой части Гольфстрима вдоль северо-восточного побережья США. Он показывает сильное повышение температуры в этом регионе, особенно за последние 60 лет. Он показывает повышение температуры океана в районе Гольфстрима.
На следующем графике показан еще лучший пример изменения течения Гольфстрим. Во-первых, у нас есть компьютерная модель, имитирующая ослабление AMOC.
Мы можем наблюдать потепление в районе Гольфстрима вдоль восточного побережья США и похолодание в далекой Северной Атлантике.
На втором изображении ниже показаны фактические изменения температуры океана с течением времени. Это выглядит практически так же, как модельное моделирование слабеющей АМОЦ. Это подтверждает тот факт, что AMOC действительно теряет свою силу, возможно, более быстрыми темпами, чем предполагалось вначале.
Эта температурная характеристика теплой области Гольфстрима и холодной Северной Атлантики является одним из самых ярких индикаторов того, что AMOC ослабевает. Имеются также наблюдения с помощью приборов, которые объективно подтвердили, что североатлантическая циркуляция действительно падает.
На изображении ниже у нас есть ряд наборов данных из разных областей в Северной Атлантике или вокруг нее. Каждый показывает свою собственную реконструкцию силы AMOC. Все они подтверждают, либо океанскими, либо наземными данными, что AMOC действительно ослабевает.
Идея состоит в том, что слабеющий Гольфстрим не может так же эффективно переносить более теплые воды на север. Это приводит к тому, что более теплые воды начинают накапливаться вдоль восточного побережья Соединенных Штатов.
В результате Северная Атлантика начинает остывать, потому что она больше не получает столько теплой воды через Гольфстрим.
Мы также можем видеть эту ослабленную характеристику на долгосрочном тренде температуры океанов с 1870 года. Хотя большинство районов океана медленно нагреваются, Северная Атлантика остается областью, которая на самом деле медленно охлаждается. По сравнению с областью Гольфстрима, которая нагревается, это прямое указание на ослабление циркуляции океана.
Поскольку температура океана меняется с течением времени, она также влияет на высоту поверхности моря . Ниже представлены тренды уровня моря от ЕКА, которые показывают повышение/понижение уровня моря по всему миру. Мы видим, что площадь Гольфстрима на самом деле поднимается, так как воды замедляются и нагреваются, эффективно «накапливаясь».
ПОСЛЕДНИЕ ДАННЫЕ ОБ ОКЕАНЕ
Последние аномалии температуры океана имеют аналогичные признаки. Температура выше нормы в районе Гольфстрима и ниже по направлению к Северной Атлантике. Но это поверхностные температуры, на которые могут сильно влиять изменение давления и характера ветра.
Если мы посмотрим глубже, мы сможем лучше увидеть более типичную подпись. Теплый район Гольфстрима и более низкие температуры в Северной Атлантике. Холодная аномалия в настоящее время не столь выражена, но она присутствует с глубиной.
Но почему Гольфстрим ослабевает?
Существует несколько причин, по которым AMOC в целом ослабевает. В фильме «Послезавтра» причина заключалась в том, что таяние арктических и гренландских льдов принесло много пресной воды в Северную Атлантику, создав сильный дисбаланс в океанских течениях.
Как вы сейчас увидите, это одна вещь, которую фильм, вероятно, учел правильно.
ДИСБАЛАНС В СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКЕ
Пресная вода снижает соленость Северной Атлантики.
Это делает поверхностную воду менее плотной (и менее тяжелой), поэтому она не может должным образом опуститься на глубину. Поскольку океанское течение не может тонуть так быстро, оно вызывает «пробку», замедляя все течение.
Ниже у нас есть график, показывающий соленость поверхности моря, но на большей площади. Вы можете прекрасно видеть соленые воды, идущие в сторону Северной Атлантики с Гольфстримом. Но мы также можем увидеть много более пресных вод в Северном Ледовитом океане, который впадает в Северную Атлантику и северную часть Тихого океана.
Глядя на аномалию солености океана, мы видим, что большая часть северной части Атлантического океана в настоящее время менее соленая, чем обычно. В нем больше пресной воды, чем должно быть. Но это только поверхностный слой.
Но, глядя на последнее десятилетие и немного глубже, примерно на 50 метров (164 фута), мы видим, что Северная Атлантика также более свежая, чем обычно. Это убедительно указывает на то, что в настоящее время в Северной Атлантике больше пресной воды, чем обычно ожидается.
Сравнивая соленость на одной и той же глубине за последние 40 лет с линейным трендом, мы видим довольно стабильное опреснение Северной Атлантики. Лабрадорское море также имеет тенденцию к снижению солености. Данные на этих графиках взяты из повторного анализа океана ECMWF ORA-S5.
На глубине 200 м история та же. Мы можем видеть большую часть субполярной части Северной Атлантики более свежей, чем обычно. То есть прямо в районе, где Гольфстрим начинает погружаться в глубину.
Изображение ниже немного отличается и фактически сравнивает поверхностную соленость с площадью арктического морского льда за последние 40 лет. Мы видим сильный сигнал, который показывает, что в Северной Атлантике становится больше пресной воды по мере таяния морского льда.
На приведенном ниже графике фактически показана аномалия объема арктического морского льда с 1979. Мы видим постепенное уменьшение объема морского льда, что означает более высокую скорость таяния.
Приведенные ниже долгосрочные тренды солености также очень показательны.
Мы можем наблюдать стабильное снижение солености по всей Северной Атлантике, что указывает на приток пресной воды с течением времени.
Ниже приведен график, показывающий аномалию солености на глубине 200 м (656 футов) в период с августа по октябрь. Это относится к последнему теплому сезону с самой высокой скоростью таяния морского льда. Это говорит нам о том, что в Северную Атлантику поступает больше пресной воды.
Мы сделали специальный рисунок, на котором показан разрез Северной Атлантики. На ней показана аномалия солености с глубиной за последнее десятилетие. Вы можете видеть, что более пресные воды проникают довольно глубоко, вероятно, переносясь океанскими течениями/циркуляцией.
Глядя на долгосрочный тренд с глубиной, мы можем увидеть сильную тенденцию снижения солености, простирающуюся глубже в Северной Атлантике. Более сильное распреснение наблюдается в поверхностных слоях, что, скорее всего, связано с поступлением более пресных вод из Арктики и Гренландии.
Это то, что фильм «Послезавтра» получился несколько правильным, если не обращать внимания на его слишком короткий временной масштаб. Но стоим ли мы сейчас перед новым ледниковым периодом? В кратком ответе нет. Но мы еще не на пороге полного коллапса и отключения Гольфстрима.
Однако мы можем сделать глобальную симуляцию того, что можно ожидать, когда e достигнет этой точки.
Было создано множество симуляций, чтобы попытаться рассчитать, что произойдет, если AMOC полностью отключится. Ниже приведен конечный результат, показывающий температуру по сравнению с миром с активным AMOC.
Вы видите, что во всем Северном полушарии на несколько градусов прохладнее. И это только начало. Должны были произойти сильные климатические изменения с очень разными режимами давления и распределением осадков. Зимы станут более суровыми в Европе и Соединенных Штатах.
Это частично противодействует продолжающемуся потеплению. Но это приведет к дальнейшей серьезной дестабилизации и без того меняющейся климатической системы.
Это еще не означает новый ледниковый период, но глобальные погодные изменения могут быть весьма существенными.
Итак, хотя мы не видим нового ледникового периода, начавшегося с краха системы Гольфстрим, глобальные погодные изменения весьма суровы.
Но нам не нужен полный крах АМОК, чтобы изменить погоду. Замедление Гольфстрима означает, что на восточном побережье США скапливается больше воды, что опасно для штормовых нагонов. Для Европы это может означать изменение пути и силы систем низкого давления, поступающих из Северной Атлантики.
Конечно, это не произойдет за одну ночь, так как эти изменения могут занять годы, десятилетия или даже столетия. Но мы точно знаем, что AMOC находится в упадке.
И, судя по количеству пресной воды, образовавшейся в результате таяния льда, мы, вероятно, будем наблюдать климатические эффекты еще при нашей жизни. На самом деле трудно утверждать, что некоторые из них уже не происходят, но их трудно отфильтровать в такой хаотической системе, как глобальный климат.
Но то, что может случиться почти за одну ночь, так это сильные штормы и ураганы. И Гольфстрим, и AMOC играют важную роль в этих событиях, особенно для Соединенных Штатов, как вы скоро узнаете.
ГОЛЬФСТРИЕМ И СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ
Вода в далекой Северной Атлантике уже не опускается так быстро, как становится преснее. Это замедляет работу океанской транспортной системы. Поскольку океанское течение замедляется, более теплой воде из Гольфстрима некуда деваться, и она глохнет, как в пробке.
Это означает, что в Северную Атлантику транспортируется меньше теплой воды. Вместо этого сейчас он накапливается недалеко от восточного побережья Соединенных Штатов 9.0004 .
Это опасная ситуация, поскольку она обеспечивает очень мощный источник энергии для питания северных восточных штормов и тропических систем. По мере накопления более теплой воды высота поверхности моря также увеличивается, что означает более высокую вероятность сильных штормовых нагонов.
Несколько недавним примером этого процесса был печально известный ураган «Сэнди» в 2012 году. Ниже представлено спутниковое изображение урагана «Сэнди», сделанное NOAA-GOES, когда он находился над теплым Гольфстримом и использовал его для включения перед обрушением на сушу в Соединенных Штатах. .
На изображении ниже вы можете увидеть аномалию температуры поверхности моря перед приходом урагана Сэнди. Большая часть тропической Атлантики была теплее, чем обычно, наряду с районом Гольфстрима. Чем теплее океан, тем больше энергии он может обеспечить для штормовых систем.
Аномалия температуры поверхности моря на изображении ниже после прохождения урагана Сэнди. Мы можем видеть огромное падение температуры океана за Сэнди, от западного Карибского моря до восточного побережья Соединенных Штатов.
Сэнди использует тепло океана и Гольфстрима, превращая его в энергию для питания. Он оставил после себя температуру океана на 4-6 градусов ниже. Охлаждение также происходит из-за перемешивания слоев океана во время шторма.
Глубокие более холодные воды поднимаются на поверхность, так как море становится очень бурным в системе низкого давления, переворачиваясь и смешиваясь с более теплыми поверхностными водами.
Более теплая, чем обычно, область Гольфстрима может усиливать штормы, приближающиеся к юго-востоку США или восточному побережью. Особенно проблематичным является увеличение высоты поверхности моря, что также способствует более высоким приливам и потенциально более сильным штормовым нагонам.
Ознакомьтесь с новым исследованием коллапса Гольфстрима, проведенным Никласом Бурсом из Потсдамского института исследований воздействия на климат. вы были в курсе различных глобальных аномалий и развития погодных условий, поэтому обязательно добавьте нашу страницу в закладки. Кроме того, если вы видели эту статью в ленте Google App (Discover), нажмите кнопку «Нравится» (♥), чтобы увидеть больше наших прогнозы и наши последние статьи о погоде и о природе в целом.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ:
По прогнозам, холодный сезон вернется со снегом и морозами в некоторых частях Европы, поскольку мы приближаемся к началу апреля в эти выходные
Гольфстрим и течение Куросио синхронизированы в десятилетней шкале времени Схема, показывающая механизм синхронизации граничных токов. Течение Куросио и Гольфстрим синхронизированы, что связано с движением атмосферного струйного течения с севера на юг, вызывающим колебания приповерхностной температуры. Красные и синие тени на карте показывают распределение температуры у поверхности Земли, которое обычно наблюдается, когда и Гольфстрим, и течение Куросио теплее, чем обычно. Аналогичное явление — синхронизация маятников. Метроном, помещенный на доску, подвешенную на струне, передает информацию о направлениях и величине силы друг другу через доску, и стержни маятника метрономов в конечном итоге выравниваются. В синхронизации граничных течений аналогичную этой доске роль играет атмосферное струйное течение.
Предоставлено: Шоитиро КидоГруппа исследователей, состоящая из представителей большого количества институтов по всей Японии, обнаружила, что Гольфстрим и Куросио синхронизированы в масштабе десятилетия. В своей статье, опубликованной в журнале Science , группа описывает свое исследование десятилетий данных метеорологических спутников и связь между двумя океанскими течениями. Паола Сесси из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета опубликовала статью «Перспектива» о работе, проделанной командой в Японии, в том же номере журнала.
Гольфстрим — океанское течение, которое начинается в Мексиканском заливе и простирается за южную оконечность Флориды. Затем он следует вдоль восточного побережья США, прежде чем столкнуться с течениями в северной части Атлантического океана. Куросио — это течение аналогичного типа, которое течет с юга Японии в Восточно-Китайском море, пока не сталкивается с Оясио, более северным течением. Предыдущие исследования показали, что оба сильно влияют на погодные условия в северном полушарии; например, сильные штормы обычно возникают в местах, где они встречаются с более холодными течениями.
В этой новой попытке исследователи обнаружили, что два течения синхронизируются в масштабе десятилетия.
Чтобы узнать больше о возможной связи между двумя течениями, исследователи собрали и изучили огромное количество данных о погоде и создали модели, чтобы показать, как две системы могут влиять друг на друга.
Они обнаружили, что западные струи несут энергию двух течений по всему земному шару. По мере того как тепло от Куросио переносилось в атмосферу, например, там, где оно встречалось с Оясио, возникали штормы, которые перемещались с запада на восток — через северные части Тихого океана. Затем Jet Stream перенес эту энергию через континентальную часть США и вплоть до Атлантики. Там он столкнулся с теплом, переносимым в атмосферу Гольфстримом при столкновении с Лабрадорским течением. Огромные расстояния означали, что энергии одного из потоков потребовалось много времени, чтобы воздействовать на другой. Но конечным результатом стала некоторая степень синхронизации двух течений, открытие, которое может улучшить прогнозирование погоды в северном полушарии в будущем.