Российские учёные исследовали циркуляцию вод в жёлобе Святой Анны — своего рода «бутылочном горлышке», через которое проходит значительная часть тёплых вод из Северной Атлантики в Арктику. Авторам удалось обнаружить новые течения, влияющие на тепловой баланс региона, ускоряющие локальное таяние морских льдов летом и замедляющие их образование зимой. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда и опубликованной в журнале Frontiers in Marine Science, позволят океанологам и климатологам прогнозировать будущие последствия глобального потепления в Арктике.
В последние десятилетия в Арктике происходят существенные климатические изменения по сравнению с другими районами Земли. Среди их важнейших проявлений — увеличение температуры воздуха и сокращение площади морского льда. Средняя температура воздуха в Арктике увеличилась на 2—3°С с начала индустриальной эпохи, что в несколько раз больше, чем в среднем по планете (1°С). При этом потепление на 0,75°С произошло в течение последних десяти лет, в результате чего температура в Арктике достигла максимума за последние 4000 лет.
Начиная с конца XX века, площадь ледяного покрова в Арктике в теплый период года уменьшается в среднем на 13% за десятилетие. В частности, 15 минимальных значений площади арктического льда были зафиксированы за 15 последних лет. Ещё одно важное следствие изменения климата в Арктике — резкое сокращение толстого многолетнего льда (пережившего более одного лета) и замена его на тонкий однолетний лёд. Так, в марте 1985 года лёд старше четырёх лет занимал треть всего ледяного покрова, а в 2020 году его уже было менее 5%. Многолетний лёд более толстый, чем однолетний, он гораздо медленнее тает летом и осенью и более устойчив к воздействию ветра и волн. Сокращение ледяного покрова в Арктике оказывает значительное воздействие на арктические экосистемы и их обитателей, от планктона до крупных млекопитающих: тюленей, моржей и белых медведей. У таяния льдов в Арктике есть и положительные стороны: расширяются возможности для развития добычи полезных ископаемых и транспортного сообщения по Северному морскому пути.
В новой статье сотрудники Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН, Московского физико-технического института, Морского гидрофизического института РАН, Российского государственного гидрометеорологического университета и Тихоокеанского океанологического института имени В.И. Ильичева ДВО РАН исследовали гидрофизическую структуру и циркуляцию вод в жёлобе Святой Анны, расположенном в северной части Карского моря.
«Жёлоб Святой Анны — ключевой регион для формирования крупномасштабного потока тепла из Северной Атлантики в Арктику. Здесь сливаются траектории двух основных ветвей атлантических вод, фрамовской и баренцевоморской, после чего они на разных глубинах распространяются далее в Северный Ледовитый океан, определяя характеристики вод на большей его части», — рассказывает один из соавторов Александр Осадчиев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института океанологии имени П.П. Ширшова.
Учёные впервые провели подробную гидрологическую съёмку по всей площади жёлоба в ходе рейсов научно-исследовательских судов «Академик Иоффе» и «Академик Мстислав Келдыш» в августе и октябре прошлого года. С помощью специального оборудования были проведены высокоточные измерения температуры и солёности морских вод, а также проанализированы многолетние спутниковые данные. Всё это позволило авторам получить новые результаты, принципиально важные для понимания циркуляции и теплообмена водных масс в жёлобе.
«Наши измерения в Карском море в октябре проводились в очень сложных условиях: температура на палубе −10°С, ветер до пятнадцати метров в секунду, сильная качка, вокруг льды, из-за холода оборудование периодически выходило из строя. Тем не менее, нам удалось сделать свою работу и получить такие важные результаты», — рассказывает один из соавторов Дмитрий Фрей, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института океанологии имени П.П. Ширшова.
Авторам удалось показать существование неизвестного ранее теплого поверхностного течения от северной оконечности Новой Земли на север вдоль восточного склона жёлоба, которое приводит к более раннему ледотаянию и более позднему ледообразованию в этом районе. Также учёные обнаружили стационарный циклонический вихрь на промежуточных глубинах в северной части жёлоба, который удерживает значительную часть атлантических вод и ослабляет поток тепла далее в Восточную и Центральную Арктику.
«Очень важно строить достоверные прогнозы климатических изменений для арктической зоны Российской Федерации, важно понимать перспективы освоения и использования Северного морского пути, добычи полезных ископаемых и рыболовства. Это всё невозможно без изучения фундаментальных процессов, происходящих в Северном Ледовитом океане. Один из ключевых — крупномасштабный перенос тёплой воды из Северной Атлантики в Арктику, влияющий на тепловой баланс всего Северного Ледовитого океана, и особо интересно его «бутылочное горлышко» — жёлоб Святой Анны», — добавляет Александр Осадчиев.
