Вдали от крупных береговых линий широкий участок воды в южной части Индийского океана долгое время привлекал внимание океанографов по простой причине. Поверхность моря там необычайно соленая. Постоянный солнечный свет и устойчивое испарение удаляют из воды большое количество влаги, оставляя после себя плотную соль и создавая один из самых соленых регионов в Южном полушарии.
На протяжении десятилетий эта область служила надежным маркером в изучении химии мирового океана, пишет Indian Defence Review. Корабли, буи и исследовательские экспедиции брали пробы из этих вод с середины двадцатого века. Измерения помогли ученым понять, как соль перемещается по океану и как она влияет на плотность морской воды.
В этом смысле регион стал естественной лабораторией для изучения солености океана – одного из фундаментальных свойств, определяющих циркуляцию воды на планете.
Однако, когда исследователи начали сравнивать самые последние измерения со старыми записями, цифры не совпали с ожидаемыми. Постепенно поверхностные воды в этом исторически соленом регионе, казалось, стали терять свою определяющую характеристику. Сначала различия были достаточно малы, чтобы выглядеть как естественная изменчивость.
Но как только ученые объединили наблюдения за несколько десятилетий в единый набор данных, начала проступать четкая закономерность. Изменения указывали на то, что океан в этом регионе получает постоянный приток пресной воды, нарушая баланс, который сохранял эту область неизменно соленой для поколений океанографов.
Шесть десятилетий наблюдений выявили масштабные изменения
Исследователи из Колорадского университета в Боулдере проанализировали данные измерений океана более чем за шестьдесят лет, чтобы понять, что происходит в регионе. Их работа под руководством Вэйцин Хань, опубликованная в журнале Nature Climate Change, изучила записи наблюдений вместе с компьютерным моделированием для реконструкции долгосрочных тенденций солености во всем бассейне.
Анализ показал, что область, в которой преобладает высокая соленость, со временем существенно сократилась. Согласно исследованию, регион, покрытый самыми солеными поверхностными водами, уменьшился примерно на 30 процентов за последние 60 лет. Ученые описывают это как самый быстрый крупномасштабный тренд опреснения, зафиксированный где-либо в Южном полушарии.
Масштаб изменений становится яснее, когда ученые оценивают, сколько пресной воды должно было поступить в океан, чтобы разбавить соль. Гэнсинь Чэнь, приглашенный ученый факультета атмосферных и океанических наук в Колорадо и исследователь Китайской академии наук, рассчитал объем, необходимый для того, чтобы вызвать наблюдаемый сдвиг.
Чэнь подсчитал, что опреснение эквивалентно ежегодному добавлению в регион примерно 60 процентов пресной воды озера Тахо (около 90 кубических километров). Этот постоянный приток постепенно снижает концентрацию соли в поверхностных водах, которые когда-то оставались сильно солеными из-за испарения и ограниченного количества осадков.
Пресная вода прибывает из Индо-Тихоокеанского региона
На первый взгляд, наиболее очевидным объяснением изменений может показаться увеличение количества осадков над бассейном Индийского океана. Тем не менее, исследователи обнаружили, что тенденции выпадения осадков в этой области недостаточно велики, чтобы объяснить объем пресной воды, необходимый для наблюдаемого снижения солености.
Вместо этого команда проследила путь воды до огромного резервуара, известного как Индо-Тихоокеанский пресноводный бассейн. Этот регион простирается через тропическую часть Тихого океана и части восточной части Индийского океана, где постоянные дожди делают поверхностные воды естественным образом менее солеными, чем в среднем.
Используя моделирование циркуляции океана, ученые обнаружили, что сдвиги в моделях атмосферной циркуляции изменили то, как течения переносят воду через Индо-Тихоокеанский регион. Более сильные ветровые системы теперь выталкивают части этого пресноводного бассейна на юг, позволяя им распространяться в воды, которые исторически оставались гораздо более солеными.
Со временем этот постепенный перенос разбавляет соленые воды южного бассейна. Процесс происходит не в результате единичного драматического события, а через устойчивое движение поверхностных течений, которые перераспределяют пресную воду на тысячи километров открытого океана.
Почему соль важна для глобальной циркуляции океана
Изменения солености морской воды влияют не только на локальную химию океана. Содержание соли напрямую влияет на плотность морской воды, которая определяет, опускается ли вода, поднимается или остается вблизи поверхности. Эти различия в плотности помогают приводить в движение медленное глобальное перемещение воды, известное как термохалинная циркуляция.
Одной из наиболее важных частей этой системы является Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция, часто сокращаемая как AMOC. Эта система крупных течений переносит теплую соленую воду на север через Атлантику, прежде чем более холодная и плотная вода опустится и потечет на юг на глубине.
Другое исследование под руководством Педро ДиНецио, также из Колорадского университета в Боулдере, изучило, как менялись режимы выпадения осадков в периоды ослабления этой циркуляции в прошлом. Восстановив климатические условия последних 17 000 лет и объединив их с современным климатическим моделированием, исследователи изучили, как изменения в циркуляции океана могут влиять на тропические погодные системы.
Их анализ показал, что замедление опрокидывающей циркуляции Атлантики может значительно изменить количество осадков в тропических регионах. В некоторых симуляциях в частях тропических лесов Амазонки наблюдалось сокращение количества осадков, приближающееся к 40 процентам, при ослаблении циркуляции.
Опреснение, наблюдаемое в южной части Индийского океана, не замедляет напрямую атлантическую циркуляцию. Тем не менее, исследование подчеркивает, как сдвиги в солености и океаническом переносе могут отражать более широкие изменения в том, как вода перемещается через взаимосвязанные океанские бассейны.
Исследование делает вывод, что регион высокой солености в южной части Индийского океана сократился примерно на 30 процентов с середины двадцатого века, что знаменует собой самый быстрый тренд опреснения в масштабах бассейна, обнаруженный в этом полушарии.
