Изменчивость циркуляции Мирового океана (включая полярные

Изменчивость циркуляции Мирового океана (включая полярные
районы) и ее влияние на климатические вариации.
А.В.Соков, А.А.Сарафанов, А.С.Фалина
1.
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, E- mail: Sokov@Ocean.ru
Изменения в системе циркуляции Северной Атлантики в 1990-2000 годы,
выявленные на основе ежегодного мониторинга вод на трансатлантическом разрезе
по 60° с.ш.
Субполярная Северная Атлантика представляет собой ключевой район для общей
циркуляции вод Мирового океана. Глобальный межокеанский «конвейер» [Лаппо, 1984,
Broecker, 1985] в Атлантическом океане переносит на юг холодные Североатлантические
глубинные воды, формирующиеся в результате глубокой зимней конвекции в
субарктической и арктической Атлантике. Компенсационный возвратный поток в верхних
слоях океана переносит на север, в Арктику, теплые поверхностные воды
преимущественно
с
Североатлантическим
течением.
Сравнительно
теплые
промежуточные воды средиземноморского и антарктического происхождения поступают
в восточный бассейн субарктической Атлантики из субтропических широт [Reid, 1979;
Tsuchiya et al., 1992], дополняя меридиональную циркуляцию вод в регионе.
Меридиональная термохалинная циркуляция Северной Атлантики обуславливает
огромный перенос тепла из южных широт в субполярные, определяя, таким образом,
климат Западной Европы и Скандинавии. Ослабление или интенсификация
меридиональной циркуляции – ключевой фактор, определяющий вариации в
климатической системе европейского континента [Bryden et al., 2005; Srokosz, 2003]. В
последние годы интерес к изучению изменчивости циркуляции Северной Атлантики
возрос в связи с прогнозированием резких климатических изменений вследствие
возможного замедления меридиональной циркуляции [Wunsch and Heimbach, 2006;
Srokosz, 2003; Kerr, 2004; Manabe and Stouffer, 1999; Pitman and Stouffer, 2006].
Мониторинг вод субполярной части Атлантического океана на трансатлантических
разрезах является одной из приоритетных задач, выполняемых Институтом океанологии
РАН. Исследования проводятся в рамках Межведомственного проекта "Меридиан" ФЦП
"Мировой океан", а также в рамках международной программы CLIVAR (Climate
Variability), направленной на изучение изменений климата и прогноз этих изменений.
Мониторинг структуры океанских вод на трансатлантическом разрезе по 60 с.ш.
проводится специалистами ИО РАН вот уже 11 лет. Этот разрез от южной оконечности
Гренландии до Великобритании в период с 1997 по 2007 г. был выполнен 7 раз, при этом с
2002 г. разрез выполнялся ежегодно. Выполняемый разрез расположен вблизи источников
конвективных вод в море Лабрадор и море Ирмингера, а также районов поступления
глубинных вод из Арктического бассейна. Эти воды формируют нижнее звено
меридиональной термохалинной циркуляции и несут в себе холодный климатических
сигнал из Арктического бассейна и моря Лабрадор в умеренные и южные широты. Кроме
этого, разрез пересекает Северо-Атлантическое течение (ответственное за перенос тепла в
Северный Ледовитый океан) практически на «выходе» из Атлантики.
Мониторинг структуры вод на данном широтном разрезе, пересекающем
субполярную часть Атлантического океана, позволил на основе натурных наблюдений
подтвердить предположение о существовании очагов конвекции в море Ирмингера
[Falina et. al., 2007]. В 1996-1997 гг. в результате действия локальных атмосферных
процессов к востоку от Гренландии произошло резкое увеличение теплообмена в системе
«океан-атмосфера», которое привело к созданию благоприятных условий для развития
глубокой конвекции. Конвективные процессы привели к изменению характеристик и,
возможно, к увеличению объемов Лабрадорской водной массы, распространяющейся в
южные широты в системе Западного глубинного пограничного течения. Таким образом,
показано, что в периоды высокого индекса Северо-Атлантического колебания в
субполярной Атлантике существует не один, а несколько источников конвективных вод,
несущих холодных сигнал в южном направлении в промежуточном слое Атлантического
океана.
Анализ долгопериодной изменчивости характеристик водных масс на разрезе
подтвердил, что существует тесная взаимосвязь между изменчивостью индекса СевероАтлантического колебания, изменчивостью циркуляции вод в субполярной Атлантике и
изменчивостью характеристик промежуточных и глубинных вод в регионе.
Характер долгопериодных изменений термохалинных свойств Лабрадорской водной
массы и Северо-восточной глубинной водной массы с 1950-х гг. указывает на то, что эти
изменения близки к синфазным и согласуются с низкочастотной составляющей СевероАтлантического колебания [Sarafanov et. al., in press].
Уменьшение индекса Северо-Атлантического колебания после 1996 г. привело к
значительному по величине осолонению и потеплению всей толщи промежуточных и
глубинных вод в субполярном регионе в период с 1997 по 2006 гг. [Sarafanov et al., 2007].
Увеличение температуры и солености зафиксировано в слое Лабрадорской водной массы,
Северо-восточной глубинной водной массы, а также в промежуточных водах южного
происхождения, транспортируемых в регион преимущественно Северо-Атлантическим
течением. Такое масштабное изменение свойств вод было в частности обусловлено
изменениями циркуляции в субполярном регионе. К этому выводу привел анализ
изменений термохалинных характеристик в слое промежуточных вод южного
происхождения в восточной части субполярной Северной Атлантики.
Основными компонентами промежуточных вод, транспортируемых из южных широт
в слое постоянного пикноклина, являются Средиземноморская водная масса (СВ),
поступающая на север вдоль европейского склона из Кадисского залива [Reid, 1979], и
Антарктическая промежуточная водная масса (ААПВ), поступающая в регион с СевероАтлантическим течением [Tsuchiya et al., 1992; Alvarez et al., 2004]. Потепление и
осолонение этих вод в районе ~53 с. ш. с 1992 по 2002 гг. и в районе 60 с.ш. с 1997 по
2005 г. существенно превышает величины долгопериодного потепления и осолонения
промежуточных вод в тропической и субтропической Северной Атлантике. Поэтому было
выдвинуто предположение, что интенсивное потепление и осолонение промежуточных
вод в восточной субполярной Атлантике вызвано не только увеличением температуры и
солености в источниках исходных водных масс, но и сжатием субполярного круговорота,
а также связанным с этим процессом смешением Субполярного фронта в северо-западном
направлении [Bersch et al., 2007]. Мы полагаем, что после уменьшения индекса СевероАтлантического колебания зимой 1995/1996 гг., смещение Субполярного фронта привело
к быстрому увеличению вклада вод субтропического происхождения в промежуточный
слой водной толщи в восточной части субполярной Атлантики [Sarafanov et al., 2007].
Смещение Субполярного фронта и увеличение адвекции теплых вод из
субтропических широт в восточной части Северной Атлантики в конце 1990-х и начале
2000-х годов, видимо, оказало значительное влияние на масштабное потепление вод в
Арктическом бассейне, зафиксированное после 2004 г. [Polyakov et al., 2007].