Почему в Антарктиде температура меняется неравномерно? Ответ ученых

Диапазон температур на поверхности Антарктиды составляет почти половину от всего разброса температур на Земле. Переход от побережья Антарктиды до самой холодной её точки по ощущениям сравним с перемещением из Абу-Даби прямо на южный континент. Казалось бы, при таком контрасте все регионы должны реагировать на изменение климата одинаково — но нет. Одни зоны ледника нагреваются в разы быстрее других, и долгое время учёные не могли объяснить почему. Разгадка нашлась совершенно случайно — и ждала своего часа десять лет.

Аномалия, которую заметили случайно

В 2016 году Брэдли Маркл, тогда ещё аспирант Вашингтонского университета, изучал температурные реконструкции конца последнего ледникового периода. В данных из антарктических кернов он увидел странную закономерность: тёплые участки материка при глобальных колебаниях климата меняли температуру гораздо сильнее, чем холодные. Это противоречило принятой в климатологии логике — так называемому планковскому отклику, согласно которому более нагретая поверхность быстрее теряет тепло и поэтому должна быть более устойчивой к перепадам.

Маркл отложил загадку до завершения докторской. И только спустя десятилетие, уже работая в Институте арктических и альпийских исследований Университета Колорадо, он вернулся к той аномалии. Вместе с бывшим научным руководителем Эриком Стейгом учёный подготовил статью, которая вышла в Proceedings of the National Academy of Sciences и предложила новый принцип климатических изменений в Антарктиде.

Парниковый эффект — не линейка, а кривая

Ключ к разгадке — нелинейность парникового эффекта. Чем выше температура поверхности, тем больше водяного пара удерживает атмосфера. А водяной пар — мощнейший парниковый газ. Получается петля положительной обратной связи: в более тёплых районах потепление усиливается дополнительным накоплением влаги, тогда как в ледяной глуши этот механизм почти не работает.

«Для данного изменения температуры поверхности мы получаем всё более сильный парниковый отклик в диапазоне от −60 °C до −20 °C, — объясняет Маркл. — Эффект изогнут, он нелинеен».

На практике это означает, что прибрежные участки с относительно мягким (по антарктическим меркам) климатом — около −20 °C — будут нагреваться заметно быстрее, чем внутренние районы, где средняя температура опускается до −60 °C. Модели, основанные только на планковском отклике, давали обратный прогноз — и ошибались.

Как проверяли гипотезу: 160 тысяч лет в кернах

Чтобы доказать свою теорию, Маркл и Стейг разработали уточнённые методы анализа ледяных кернов. Им удалось построить детальную реконструкцию приповерхностных температур Антарктиды за последние 160 тысяч лет. Затем учёные сравнили эти данные с математической моделью, основанной на гипотезе о нелинейном парниковом эффекте, и с симуляцией, созданной в Национальном центре атмосферных исследований (NCAR).

Результаты трёх независимых подходов совпали. Везде, где начальная температура была выше, изменение климата оказывалось более выраженным. Это подтвердило, что предыдущие попытки объяснить аномалию вариациями толщины ледника, динамикой океана или переносом тепла атмосферой были лишь частными случаями. Фундаментальная причина — сама физика атмосферы.

• Тёплые регионы Антарктиды (до −20 °C) реагируют на глобальное потепление в 2–3 раза сильнее, чем холодные (до −60 °C);
• Эффект проявляется на всех временных масштабах — от десятилетий до тысячелетий;
• Ключевой фактор — рост концентрации водяного пара в более тёплой атмосфере.

Неожиданный бонус: как узнать толщину ледника

Разбирая данные, Маркл заметил, что некоторые отклонения его модели от фактических температур можно объяснить изменениями локальной толщины антарктического ледяного щита. Так родилась побочная находка: новый способ реконструировать, насколько мощным был ледник в разные эпохи, используя всё те же керны.

«Раньше учёные предполагали, что различия в потеплении и похолодании вызваны самим щитом, — говорит Маркл. — Теперь мы можем отделить вклад парникового эффекта и понять, насколько на самом деле менялся ледяной покров». Это открытие даёт палеоклиматологам инструмент для более точной оценки баланса массы льда в прошлом, что критически важно для прогнозов повышения уровня моря.

К чему приведёт новая модель

Маркл рассчитывает, что научное сообщество подвергнет его теорию стресс-тесту — проверит на других климатических моделях и на разных временных отрезках. Если взаимосвязь подтвердится, её необходимо интегрировать в современные прогностические системы. Это особенно актуально сейчас, когда средняя температура планеты растёт, а Антарктида демонстрирует всё более хаотичные и разнонаправленные изменения.

«Мне любопытно, сохранится ли эта закономерность сейчас, когда атмосферные процессы становятся всё более странными, — признаётся исследователь. — Или она будет подавлена другими факторами».

Ответ может дать только дальнейшее наблюдение — и те самые ледяные керны, которые хранят информацию о климате тысячелетиями. По словам Маркла, большая часть палеоклиматических исследований остаётся исторической. Его работа — пример того, как древние данные раскрывают процессы, действующие прямо сегодня. Возможно, глобальный климат устроен гораздо хитрее, чем мы привыкли думать: нелинейность парникового эффекта может оказаться одним из ключевых механизмов, определяющих, как нагревается вся планета, а не только её полярные шапки.