Моделирование изменений климата при попадании большого количества пресной воды в Северную Атлантику

В рамках данного эксперимента в Северной Атлантике (48-60° с.ш., 55- 30° з.д.; рис. 13.4) задавался постоянный источник пресной воды, равный 1 Св. Период интегрирования модели составил 25 лет. Полученные результаты сравнивались с результатами контрольного эксперимента, в котором данное воздействие отсутствовало. Был проведен анализ основных параметров, таких как температура и количество осадков. На рис. 13.5 представлен временной ход температуры поверхности в области распреснения, рассчитанный в обоих экспериментах.

Область, в пределах которой был задан источник пресной воды

Рис. 13.4. Область, в пределах которой был задан источник пресной воды

Температура поверхности, осредненная по области распреснения

Рис. 13.5. Температура поверхности, осредненная по области распреснения

Как можно видеть из рис. 13.5, температура поверхности стала понижаться сразу после начала эксперимента, причем период адаптации составил около 3 месяцев. Стоит отметить, что температурный режим зимних месяцев оказался более чувствительным к добавлению пресной воды, нежели летних. Так, зимние аномалии в среднем составили около 8-10°С, а летние - всего 2-3°С, т.е. увеличилась амплитуда годового хода. Это произошло потому, что глубокая конвекция в океане, которой препятствует распреснение воды, происходит главным образом зимой. Среднегодовая температура понизилась в среднем на 4°С (рис. 13.6).

Среднегодовые температуры в области расиреснения

Рис. 13.6. Среднегодовые температуры в области расиреснения

Добавление пресной воды в Северную Атлантику повлияло не только на температурный режим непосредственно в районе опреснения, но и в других регионах. Похолодание наблюдается также у западных берегов Европы и Африки (рис. 13.7) и в центральной части Евразии и составляет примерно 2°С, а потепление - в Северном Ледовитом океане с максимумом в районе Баренцева моря (около 4°С). Похожие результаты были получены в (Dahl et al., 2005). Стоит также отметить, что положительные аномалии у северных берегов Евразии и отрицательные в центральной ее части более выражены в зимний период, а похолодание в восточной части Атлантического океана (Северного полушария) - наоборот, в летние месяцы.

Возможные причины изменении температуры. Наличие постоянного дополнительного источника пресной воды в Северной Атлантике привело к уменьшению толщины верхнего перемешанного слоя океана. Более тонкий перемешанный слой сильнее охлаждался зимой и не успевал прогреться летом до той же температуры, что в контрольном эксперименте. Повышение температуры в Атлантическом секторе Арктики произошло потому, что поток атлантической воды, движущийся в Арктику, отдавал меньше тепла атмосфере над Северной Атлантикой. Это видно из данных о потоке тепла на север, переносимого Атлантическим океаном.

Изменение температуры поверхности по сравнению с контрольным экспериментом в

Рис. 13.7. Изменение температуры поверхности по сравнению с контрольным экспериментом в: а - в среднем за год; б, в-в январе, июле

Так, на 47° с.ш., у южной границы области, где задан поток пресной воды, поток тепла, осредненный за 11-25-й годы эксперимента, составляет 0,67 ПВт как для контрольного эксперимента, так и для эксперимента с потоком пресной воды. На 61° с.ш., у северной границы области, где задан поток пресной воды, поток тепла на север составляет 0,32 ПВг для контрольного эксперимента и 0,51 ПВт для эксперимента с потоком пресной воды.

Другими словами, в области, где задан поток пресной воды, поток тепла из Атлантики в атмосферу составляет 0,35 ПВт в контрольном эксперименте и 0,16 ПВт при заданном потоке пресной воды. Соответственно, в последнем случае севернее 61° с.ш. поток тепла из океана в атмосферу в равновесном случае должен стать больше на такую же величину. Если похолодание в Северной Атлантике происходит очень быстро, то потепление Арктики начинается примерно на десятый год эксперимента и достигает максимума через 18-20 лет расчета с заданным потоком пресной воды в Атлантику (рис. 13.8). Именно такое время требуется в модели атлантической воде, чтобы дойти до Баренцева и Карского морей.

Изменение среднегодовой температуры в районе ее наибольшего повышения в Арктике (70-80° с.ш., 30-60° в.д.) по сравнению с контрольным экспериментом

Рис. 13.8. Изменение среднегодовой температуры в районе ее наибольшего повышения в Арктике (70-80° с.ш., 30-60° в.д.) по сравнению с контрольным экспериментом

Понижение же зимней температуры в центральной части Евразии может быть связано с перестройкой циркуляции, поскольку повышение температуры поверхности в Северном Ледовитом океане должно было привести к сокращению площади морских льдов, что, в свою очередь, могло послужить причиной возникновения антициклональных образований и, как следствие, похолодания в зимний период. Более подробно данный механизм описан, например, в (Cohen et al., 2012). Другой причиной зимнего похолодания в Евразии является непосредственно понижение температуры в Северной Атлантике, откуда воздух зимой нередко переносится западным переносом к Европе, а затем и к Азии.

Изменение режима увлажнения. Изменение температуры поверхности в свою очередь привело и к изменению режима увлажнения. Как можно видеть из рис. 13.9, наиболее ярко это проявилось в приэкваториальной области и связано со смещением внутритропической зоны конвергенции (ВЗК). Понижение температуры в Северном полушарии привело к тому, что максимум температуры сместился к югу, а поскольку ВЗК располагается на широте с максимальной температурой, то вслед за смещением температурного максимума к югу туда же сместился и максимум осадков.

Изменение годовой суммы осадков по сравнению с контрольным экспериментом

Рис. 13.9. Изменение годовой суммы осадков по сравнению с контрольным экспериментом

Еще одним регионом, в котором можно увидеть значимые изменения, является Северная Атлантика; там в связи с похолоданием значительно уменьшилось испарение с поверхности (рис. 13.10), что повлияло на количество осадков: их также стало меньше как над этим регионом, так и на севере Европы, поскольку влагосодержание воздушных масс, приходящих туда с Атлантики, уменьшилось, однако этот дефицит несколько компенсируется возросшим испарением вдоль северного побережья Европы.

Таким образом, на основе проведенных численных экспериментов можно сделать вывод, что климатическая модель ШМСМЗ оказалась чувствительна к изменению граничных условий (добавление пресной воды в Северную Атлантику). При анализе результатов численного эксперимента были обнаружены следующие эффекты: 1) похолодание в районе распреснения (среднегодовая аномалия около 4-4,5°С); 2) похолодание у западных берегов Европы и Африки (около 2 °С, преимущественно в летний период) и в центральной части Евразии (около 2,5°С, более выражено зимой); 3) потепление в Северном Ледовитом океане с максимумом в районе Баренцева моря (около 4°С, более выражено в зимний период); 4) смещение максимума осадков к югу в районе экватора; 5) уменьшение испарения и осадков над Северной Атлантикой.

Изменение годового испарения по сравнению с контрольным экспериментом

Рис. 13.10. Изменение годового испарения по сравнению с контрольным экспериментом

Как уже отмечалось выше, подобные случаи попадания большого количества пресной воды в Северную Атлантику имели место в истории Земли. Ближайшее из событий - похолодание раннего дриаса (11 000 - 10 200 лег назад). Распространенная гипотеза, объясняющая генезис раннего дриаса, заключается в следующем (Вгоесег е! а1, 1988). За время аллереда, предшествовавшего теплому периоду, дегляциация Европы завершилась практически полностью, а в Северной Америке край Лаврентийского ледника отступил к нынешним Великим озерам. До этого момента воды с тающего Лаврентийского ледникового щита собирались по системе рек бассейна Миссисипи и переносились в Мексиканский залив. При смещении края ледника на север талые воды собирались перед его краем в тектонической ложбине, которая в настоящее время частично заполнена водами системы Великих озер.

Это гигантское «ираозеро» называют оз. Агассиз, из него по реке Св. Лаврентия и осуществлялся сток талых вод в Северную Атлантику. В (Ееуегн^Юп, 2000) на основе литологического анализа осадков эпохи молодого дриаса предполагается, что мог иметь место катастрофический прорыв, в результате которого оз. Агассиз сбросило воду в течение 1 года. В этом случае расход вод составит 0,3-0,35 Св, что примерно в 3 раза больше среднего расхода современной Амазонки. Другим механизмом опреснения Северной Атлантики мог быть айсберговый сток с Гренландского, Лаврентийского и Скандинавского ледниковых щитов. В ^аеНэгоеск, ЬаЬеупе, 2002) анализируются результаты многочисленных колонок морских отложений, свидетельствующих о значительном айсберговом стоке как с Северной Америки, так и с Европы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >