Tyrėjai peržiūri klimato istoriją: sužinokite, kaip susiformavo pasaulinė vandenynų cirkuliacija
Pasaulinės klimato sistemos centre pulsuoja galinga vandens „širdis“ – Antarktinė cirkumpoliarinė srovė (ACC). Tai vienintelė vandenyno srovė planetoje, kuri be jokių kliūčių apjuosia visą žemyną, kelyje nesusidurdama su sausumos barjerais. Jos mastą sunku įsivaizduoti: ji perneša daugiau nei šimtą kartų daugiau vandens nei visos pasaulio upės kartu sudėjus. Nors šiandien ACC laikoma vienu svarbiausių Žemės vandenynų cirkuliacijos elementų, mokslininkai dešimtmečius ginčijosi, kada ir kokiomis aplinkybėmis šis mechanizmas pradėjo veikti. Naujausi „Alfredo Wegenerio instituto“ (AWI) tyrėjų rezultatai, publikuoti žurnale „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS), pateikia naujų atsakymų į šią geologinę mįslę.
Antarktinės cirkumpoliarinės srovės istorija glaudžiai susijusi su vienu dramatiškiausių lūžių Žemės klimato raidoje. Maždaug prieš 34 mln. metų planeta patyrė staigią transformaciją: iš karšto „šiltnamio“ pasaulio, kuriame beveik nebuvo ledynų kepurių, ji perėjo į „ledyninę“ būseną, kuri, su tam tikrais svyravimais, tęsiasi iki šiol. Būtent tuo laikotarpiu Antarktidoje ėmė formuotis pirmieji pastovūs žemyniniai ledynai.
Esminis šio virsmo veiksnys buvo vandenyno sąsiaurių atsivėrimas tarp Antarktidos ir nuo jos tolstančių žemynų – Australijos bei Pietų Amerikos. Šis procesas ne tik labiau izolavo baltąjį žemyną nuo šiltesnių vandenų, atkeliaujančių iš žemesnių platumų, bet ir sudarė sąlygas susiformuoti ACC. Svarbi detalė šiandienos kontekste – tuo metu anglies dioksido (CO2) koncentracija atmosferoje siekė apie 600 ppm. Tokios vertės žmonija nėra patyrusi milijonus metų, tačiau pagal pesimistiškus klimato scenarijus prie jų būtų galima priartėti šio amžiaus pabaigoje.
Kada iš tiesų pradėjo tekėti „didžioji kilpa“?
Ilgą laiką buvo manoma, kad pakako vien žemynų atsiskyrimo, jog srovė pradėtų suktis aplink pietų ašigalį. Vis dėlto AWI klimato modeliuotoja ir pagrindinė tyrimo autorė Hanna Knahl teigia, kad mechanizmas buvo gerokai sudėtingesnis. Tyrėjų komanda pasitelkė pažangias klimato simuliacijas, atkurdama žemynų išsidėstymą prieš 33,5 mln. metų, kai Australija ir Pietų Amerika buvo gerokai arčiau Antarktidos nei dabar.
Rezultatai parodė, kad lemiamas veiksnys buvo ne vien sąsiaurių gylis, o specifinis vėjų režimas. „Mūsų simuliacijos vienareikšmiškai patvirtina, kad tik tada, kai Australija nutolo pakankamai toli, o stiprūs vakarų vėjai galėjo laisvai pūsti per vadinamuosius Tasmanijos vartus, srovė galėjo pilnai išsivystyti“, – aiškina Hanna Knahl. Ši išvada keičia požiūrį į ACC pradžią: srovė neatsirado staiga, o evoliucionavo kartu su vėjų juostų slinkimu į pietus.
Netikėtas Pietų vandenyno „padalijimas“
Vienas netikėčiausių tyrimo rezultatų – ACC „jaunystėje“ atrodė visai kitaip nei šiandien. Kompiuteriniai modeliai parodė, kad net ir atsivėrus jūriniams keliams Pietų vandenynas buvo tarsi padalytas į dvi ryškiai skirtingas dalis. Stiprus vandens srautas buvo fiksuojamas tik Atlanto ir Indijos vandenynų sektoriuose, o Ramiojo vandenyno dalyje vyravo gerokai ramesnės sąlygos, o cirkuliacija buvo menkai išvystyta.
Toks „asimetriškas“ ACC raidos etapas, pasak tyrėjų, turėjo didelę įtaką tam, kaip Antarktida kaupė ledą. Jie pabrėžia, kad ankstyvuoju laikotarpiu srovė klimatą veikė kitaip nei dabartinė, pilnai susiformavusi sistema. Tai svarbi pastaba mokslininkams, bandantiems prognozuoti ateitį remiantis praeities analogijomis – jos ne visada yra tiesioginės.
Šiuolaikinės technologijos paleoklimatologijos tarnyboje
Proveržis tapo įmanomas pritaikius itin sudėtingus sujungtus (kompleksinius) modelius. Pirmą kartą tokia aukšta skiriamąja geba buvo apjungti ledynų, vandenynų ir atmosferos dinamikos duomenys, rekonstruojant itin seną Žemės istorijos etapą. Vienas tyrimo bendraautorių prof. dr. Gerrit Lohmann aiškina, kad jūrinės geologijos ir klimato fizikos žinių integravimas leidžia geriau suprasti, kaip vandenynų cirkuliacijos persitvarkymas paveikė anglies „surišimą“ (sekvestraciją) vandenynuose.
Suprasti procesus, lėmusius ACC atsiradimą, svarbu ir vertinant dabartinius pokyčius. Šios srovės susiformavimas smarkiai padidino vandenynų gebėjimą sugerti CO2 iš atmosferos, o tai prisidėjo prie vėsesnio klimato eros pradžios. Tuo tarpu šiandien klimato šiltėjimo veikiami cirkuliacijos pokyčiai aplink Antarktidą gali turėti ne mažiau fundamentalių pasekmių planetos ateičiai. AWI mokslininkų darbas suteikia daugiau įrankių geriau suprasti šiuos mechanizmus ir pasiruošti galimiems pokyčiams.
