Колебания температуры: Атлантический океан танцует с солнцем и вулканами

Представьте себе бальный зал, в котором два танцора явно придерживаются своего индивидуального ритма. Два партнера внезапно обнаруживают, что движутся в одном и том же ритме, и при более внимательном рассмотрении становится ясно, кто из них ведет.Это было изображение, которое исследователи из Орхусского университета смогли увидеть, когда сравнили исследования высвобождения солнечной энергии и вулканической активности за последние 450 лет с реконструкциями колебаний температуры океана за тот же период.Результаты фактически показали, что в течение последних примерно 250 лет — начиная с периода, известного как Малый ледниковый период — можно увидеть четкую корреляцию, в которой внешние силы, то есть энергетический цикл Солнца и воздействие извержений вулканов, сопровождаются соответствующее колебание температуры с запаздыванием около пяти лет.

В предыдущие два столетия, то есть во время Малого ледникового периода, связь была не такой сильной, и температура Атлантического океана, по-видимому, в большей степени следовала своему собственному ритму.Результаты были недавно опубликованы в научном журнале Nature Communications.

Помимо заполнения еще одной части головоломки, связанной с пониманием сложного взаимодействия природных сил, контролирующих климат, датские исследователи проложили путь для соединения двух конкурирующих интерпретаций происхождения феномена колебаний.На рубеже тысячелетий обнаружены колебания температуры

Климат определяется на основе данных, включая средние значения температуры, зарегистрированные за тридцать лет. Таким образом, в Северной Европе теплый и влажный климат по сравнению с другими регионами на тех же широтах. Это связано с Североатлантическим дрейфом (часто называемым Гольфстримом), океанским течением, которое переносит относительно теплую воду из юго-западной части Северной Атлантики в море у побережья Северной Европы.Однако примерно на рубеже тысячелетий исследователи климата осознали, что средняя температура Атлантического океана не была полностью стабильной, а на самом деле колебалась с той же скоростью по всей Северной Атлантике.

Это явление называется атлантической многомесячной осцилляцией (АМО), которая состоит из относительно теплых периодов продолжительностью от 30 до 40 лет, сменяющихся прохладными периодами такой же продолжительности. Исследователи смогли обнаружить небольшие систематические колебания температуры воды в Северной Атлантике в измерениях, проведенных с судов за последние 140 лет.Хотя колебания температуры невелики — менее 1 ° C — среди исследователей климата существует общее мнение о том, что явление AMO оказало серьезное влияние на климат в районе вокруг Северной Атлантики в течение тысяч лет, но до сих пор Существовали сомнения относительно того, что могло вызвать такой медленный ритм температуры Атлантического океана. Одна модель объясняет это явление как внутреннюю изменчивость циркуляции океана — что-то вроде ванны, плещущейся водой в своем собственном ритме.

Другая модель объясняет, что AMO вызывается колебаниями количества солнечной энергии, получаемой Землей, и как на нее влияют небольшие изменения в энергии, излучаемой самим Солнцем, и последствия извержения вулканов. Оба эти фактора также известны как «внешние силы», которые влияют на радиационный баланс Земли.Тем не менее, существовал значительный скептицизм по отношению к идее о том, что такое явление, как AMO, вообще может быть вызвано внешними силами — скептицизм, который исследователи Орхуса теперь демонстрируют как необоснованный.«Наши новые исследования ясно показывают, что, начиная с малого ледникового периода, существует корреляция между известными внешними силами и колебаниями температуры в океане, которые помогают контролировать наш климат.

Однако в то же время результаты также показывают, что это не может быть единственной движущей силой AMO, и поэтому объяснение должно быть найдено в сложном взаимодействии между рядом механизмов. Следует также отметить, что эти колебания происходят на основе равномерного повышения температуры океана в течение последнего примерно пятьдесят лет — рост, связанный с глобальным потеплением », — говорит доцент Мэдс Фауршу Кнудсен, факультет геолого-геофизических исследований Орхусского университета, который является основным автором статьи.Убедительные данные из собственных архивов Земли

С момента открытия AMO исследователи пытались создать компьютерное моделирование этого явления, отчасти для того, чтобы лучше понять лежащий в основе механизм. Однако компьютерным моделям сложно воспроизвести реальный сигнал AMO, который можно прочитать в данных о температуре за последние 140 лет.Доцент Кнудсен и его коллеги вместо этого объединили все доступные данные из собственных архивов Земли, то есть предыдущие исследования таких предметов, как радиоактивные изотопы и вулканический пепел в ледяных кернах. Это дает информацию о высвобождении солнечной энергии и вулканической активности за последние 450 лет, и исследователи сравнили данные с реконструкциями температурного ритма AMO за тот же период.

«У нас есть только прямые измерения температуры в Атлантическом океане за последние 140 лет, где она измерялась с кораблей. Но как измерить температуру воды в более далеком прошлом? Исследования годичных колец на деревьях со всей Северной Атлантики Здесь показан регион, где «хорошие» и «плохие» условия роста откалиброваны в соответствии с фактическими измерениями, а годичные кольца деревьев вдоль побережья, расположенные дальше во времени, могут, следовательно, действовать как резервные термометры », — объясняет доцент Кнудсен.Результаты дают новый и очень важный взгляд на феномен AMO, поскольку они основаны на данных, а не на компьютерных моделях, которые по своей сути неполны.

Проблема в том, что модели не полностью описывают все физические корреляции и обратные связи в системе, отчасти потому, что они полностью не поняты. И когда модели, таким образом, не могут воспроизвести реальный сигнал AMO, трудно понять, уловили ли они суть явления AMO.Воздействие солнца и вулкановПопытка просто объяснить, как внешние силы, такие как Солнце и вулканы, могут управлять климатом, может звучать так: более сильное Солнце нагревает океан, а пепел от извержений вулканов защищает Солнце и охлаждает океан.

Однако это не так просто.«Колебания температуры океана имеют запаздывание примерно на пять лет по сравнению с пиками, которые мы можем прочитать во внешних силах.

Однако прямое влияние крупных извержений вулканов ясно видно уже в том же году в средней глобальной температуре атмосферы. ", — поясняет доцент Кнудсен, — объясняет доцент Кнудсен.«Интересная новая теория среди солнечных исследователей и метеорологов заключается в том, что Солнце может управлять климатическими изменениями с помощью очень больших колебаний УФ-излучения, которые частично наблюдаются в связи с изменениями активности солнечных пятен в течение одиннадцатилетнего цикла Солнца. УФ-излучение нагревает тело в стратосфере, в частности, за счет увеличения производства озона, который может оказывать влияние на ветровые системы и тем самым косвенно также на глобальные океанические течения », — говорит доцент Кнудсен.

Однако он подчеркивает, что исследователи еще не до конца поняли, как развитие стратосферы может повлиять на океанические течения на Земле.На пути к лучшему пониманию климата«В нашем предыдущем исследовании климата в Североатлантическом регионе за последние 8000 лет мы смогли показать, что температура Атлантического океана предположительно не контролировалась солнечной активностью.

Здесь температура колебалась в собственном ритме в течение длительного времени. с теплыми и холодными периодами продолжительностью 25-35 лет. Преобладала модель, согласно которой эти колебания климата в океане были примерно на 30-40% быстрее, чем колебания солнечной активности, которые мы наблюдали ранее и которые продолжались около девяноста лет. теперь мы можем видеть, что Атлантический океан хотел бы — или, возможно, даже предпочел бы — танцевать в одиночку. Однако при определенных обстоятельствах внешние силы прерывают собственный ритм океана и берут на себя инициативу, что имело место во время последние 250 лет ", — говорит доцент Бо Холм Якобсен, кафедра геолого-геофизических исследований Орхусского университета, который является соавтором статьи.«Будет интересно посмотреть, как долго Атлантический океан позволит себя вести в этом танце.

Научная задача отчасти заключается в понимании общих условий, при которых явление AMO чувствительно к колебаниям солнечной активности и извержениям вулканов», — сказал он. продолжается."В течение последнего столетия AMO оказала сильное влияние на значительные погодные явления, такие как частота ураганов и засухи, что имело серьезные экономические и гуманитарные последствия.

Поэтому лучшее понимание этого явления является важным шагом в усилиях по борьбе с ними и смягчению их последствий. влияние климатических изменений », — заключает доцент Кнудсен.


Новости со всего мира