Арктический. Атлантический. Давным-давно два океана существовали в гармонии с теплыми и солеными водами Атлантического океана, мягко впадающими в Арктику. Многослойная природа Арктики – морской лед сверху, прохладная пресная вода в середине и теплая соленая вода внизу – помогала удерживать границу между полярным океаном и более теплой Атлантикой.
Но все изменилось, когда более крупный океан начал течь быстрее, чем мог вместить полярный океан, ослабив различие между слоями и превратив арктические воды во что-то более близкое к Атлантическому. Этот процесс, называемый атлантификацией, является одной из причин, по которой Арктика нагревается быстрее, чем любой другой океан.
«Это не новое вторжение в Арктику, – сказал Юенг-Джерн Ленн, физический океанограф из Бангорского университета в Уэльсе. «Что нового, так это то, что свойства Арктики меняются».
Спутники предлагают одни из самых четких измерений изменений в Северном Ледовитом океане и морском льду. Но их записи насчитывают всего около 40 лет, что не позволяет понять, как климат океана мог измениться в предыдущие десятилетия.
«Чтобы вернуться назад, нам нужна своего рода машина времени», – сказал Томмазо Тези, исследователь из Института полярных наук-CNR, Италия.
В статье, опубликованной в среду в журнале Science Advances, Теси и его коллеги смогли повернуть время вспять с помощью ярдовых кернов донных отложений, взятых с морского дна, которые заархивировали 800 лет исторических изменений в арктических водах. Их анализ показал, что атлантификация началась в начале 20 века – за десятилетия до того, как этот процесс был задокументирован с помощью спутниковых снимков. С 1900 года в Арктике потеплело примерно на 2 градуса по Цельсию. Но эта ранняя атлантизация не отражалась в существующих исторических климатических моделях, а расхождение, по мнению авторов, может выявить пробелы в этих оценках.
«Это немного тревожно, потому что мы полагаемся на эти модели для будущих прогнозов климата», – сказал Теси.
Мохамед Эзат, исследователь из кампуса Арктического университета Норвегии в Тромсё и не принимавший участия в исследовании, назвал полученные результаты «замечательными».
«Информация о долгосрочных прошлых изменениях в гидрографии Северного Ледовитого океана необходима и давно назрела», – написал Эзат в электронном письме.
В 2017 году исследователи извлекли керн отложений на морском дне Конгс-фьорда, ледникового фьорда в восточной части пролива Фрама, прохода между норвежским архипелагом Шпицберген и Гренландией, где сливаются арктические и атлантические воды.
Исследователи нарезали сердцевину через равные промежутки времени и высушили эти слои. Затем последовал кропотливый процесс отсеивания и идентификации образцов фораминифер – одноклеточных организмов, которые строят вокруг себя замысловатые оболочки, используя минералы из океана.
Когда фораминиферы умирают, их раковины опускаются на морское дно и накапливаются в слоях осадка. Существа – важные ключи к разгадке в образцах донных отложений; Определив, какие фораминиферы присутствуют в образце, и проанализировав химию их раковин, ученые могут узнать о свойствах океанов прошлого.
Первоначальная идея команды заключалась в том, чтобы реконструировать океанографические условия региона, который содержал как арктические, так и атлантические воды, возрастом от 1000 до 2000 лет. Но в срезах ядра, относящихся к началу 20-го века, исследователи заметили внезапное, массовое увеличение концентрации фораминифер, предпочитающих соленую среду, – признак атлантификации, гораздо раньше, чем кто-либо задокументировал.
«В одном исследовании было довольно много сюрпризов», – сказал Франческо Мускителло, океанограф из Кембриджского университета и автор статьи.
Количество отложений было настолько большим, что исследователи смогли составить хронологию климата в прошлом с точностью до пяти или десяти лет. Кроме того, молекулярный биомаркер может определить конкретный год, 1916 год, когда началась добыча угля в Конгс-фьорде. Поскольку сдвиг фораминифер произошел незадолго до этого маркера, по оценкам исследователей, атлантификация началась примерно в 1907 году, плюс-минус десять лет.
Когда исследователи сравнили данные своей палеоклиматической модели с другими, чтобы увидеть, совпадают ли они, они обнаружили, что существующие климатические модели не имели никаких признаков этой ранней атлантификации. Исследователи предполагают ряд возможных причин этого отсутствия, таких как недооценка роли смешения пресных вод в Арктике или чувствительности региона к потеплению.
Ленн, который не участвовал в исследованиях, видит разницу между этой ранней атлантификацией и современной быстрой атлантизацией, которая в значительной степени обусловлена таянием арктических морских льдов. «Слишком рано после начала промышленной революции, чтобы мы накопили избыточное тепло в планетной системе, чтобы оно могло быть антропогенным в этот момент», – сказал Ленн.
Авторы не уверены в точных причинах ранней атлантификации. Если причиной является человеческое влияние, то «вся система гораздо более чувствительна к парниковым газам, чем мы думали ранее», – сказал Мускитиелло.
По другой возможности, более раннее естественное потепление могло сделать Северный Ледовитый океан более чувствительным к ускоренной атлантификации последних десятилетий. «Может быть, мы дестабилизировали систему, которая уже менялась?» – сказал Теси.
Это сводящая с ума загадка любой модели палеоклимата. «Никого из нас там не было», – смеясь, сказал Ленн.
Хотя это верно в отношении людей, это не относится к кораллам в проливе Фрама. Животные-долгожители регистрируют изменения климата и других параметров, что делает их отличными наблюдателями климатической истории. Теси надеется затем изучить холодные кораллы в проливе, чтобы увидеть, какое понимание они могут дать в отношении узурпации Арктики Атлантикой.
.