Из-за изменения климата меняется основной цикл изменения температуры в Тихом океане, и это может привести к десятилетиям сильной засухи на западе США
Температура воды в северной части Тихого океана естественным образом меняется от прохладной к теплой каждые несколько десятилетий. Но сотни расчетов, выполненных с помощью климатических моделей, показывают, что антропогенное потепление, возможно, привело к возникновению масштабной засухи на западе США и может продлить эту динамику на десятилетия.
“Мы ожидаем, что до тех пор, пока воздействие парниковых газов будет продолжать увеличиваться, на западе Соединенных Штатов будет продолжаться метеорологическая засуха”, — говорит Джереми Клаванс из Университета Колорадо в Боулдере.
С 1850-х годов температура поверхности моря в северной части Тихого океана регулярно менялась от положительной фазы, когда температура в ключевых частях океана была выше средней, к отрицательной, когда температура там была ниже средней. Этот медленный цикл, который длится на протяжении десятилетий, называется Тихоокеанским десятилетним колебанием (PDO).
Однако с конца 1980-х годов этот цикл претерпел продолжительную негативную тенденцию. Поверхность океана сохранила форму подковы, где вода холоднее, чем в среднем, окружает более теплую внутреннюю часть. В прошлом месяце в этой отрицательной фазе аномалия температуры, которая была ниже средней, достигла нового рекорда.
В предыдущих исследованиях климатические модели предполагали, что эта долгосрочная тенденция может проявиться естественным путем, но это будет редкое явление, которое случается раз в тысячелетие. Клаванс и его коллеги сочли это маловероятным. “Климатические модели, принятые за чистую монету, не дали нам ответа”, — говорит он. “Они сказали нам, что это плохая примета”.
Глобальное потепление, вызванное антропогенными выбросами, может играть определенную роль, но определить, оказало ли оно какое-либо влияние, было сложно, поскольку в климатических моделях сигнал об этом влиянии был относительно слабым. “Это было заглушено множеством внутренних помех”, — говорит Клаванс.
Чтобы выделить сигнал, Клаванс и его коллеги проанализировали изменения температуры Тихого океана в ходе почти 600 симуляций климата планеты, выполненных с помощью набора моделей, что потребовало огромных вычислительных мощностей. Анализ среднего изменения по всем этим моделям позволил исключить статистический шум, создаваемый каждой моделью, и выявить влияние антропогенных выбросов на долгосрочные тенденции в PDO.
До 1950 года исследователи находили, что антропогенные выбросы не могли объяснить почти никаких изменений в цикле. Однако, начиная с 1950 года, изменения в антропогенных выбросах могли объяснить примерно половину сдвигов. В период с 1950 по 1980–е годы они обнаружили, что аэрозольное загрязнение, которое создает охлаждающий эффект за счет отражения солнечного света, подтолкнуло PDO к положительной фазе. В период с 1980 по 2014 год сокращение аэрозольного загрязнения в Северном полушарии наряду с потеплением, вызванным воздействием парниковых газов, подтолкнуло PDO к отрицательной фазе.
Расчеты исследователей заканчиваются в 2014 году, но негативная тенденция сохраняется на протяжении последнего десятилетия. «Это продолжалось, несмотря на два Эль-Ниньо, которые являются явлениями потепления океана, которые, как ожидалось, вернут PDO в положительную фазу», — говорит Педро Динезио, также из Университета Колорадо в Боулдере. В соответствующем исследовании ученые смоделировали, как дальнейшее потепление повлияет на негативную тенденцию.
“Мы заглянули в будущее, и модели показывают, что она сохранится, по крайней мере, еще на несколько десятилетий”, — говорит Динезио. “До тех пор, пока в северном полушарии будет продолжаться потепление, PDO будет находиться в этой отрицательной фазе”.
Это является проблемой для западной части США, поскольку из-за отрицательной фазы PDO количество зимних осадков на большей части территории этого региона остается ниже среднего. Этот сдвиг способствует исключительно длительной засухе, которая с начала века наблюдается на западе США. Мы знали, что более высокие местные температуры, вызванные антропогенным изменением климата, усугубляют эту засуху; устойчивый отрицательный PDO — это еще один способ, которым изменение климата усугубляет засуху.
Эти результаты удивительны, потому что “они бросают вызов унаследованному мнению о том, что модель, подобная PDO, является результатом внутренней изменчивости”, — говорит Трипти Бхаттачарья из Сиракузского университета в Нью-Йорке.
Это открытие также указывает на то, что климатические модели могут иметь тенденцию недооценивать влияние человека на основные температурные циклы в океане и атмосфере, говорит Бхаттачарья. “Мы знаем, что модели земной системы имеют постоянные отклонения в определенных регионах, и северная часть Тихого океана является одним из них”.
Тем не менее, она отмечает, что результаты все еще ограничены погрешностями, присущими моделям, и еще предстоит проделать работу, чтобы понять конкретный механизм, посредством которого выбросы человека влияют на PDO.
Определение того, в какой степени эти долгосрочные тенденции обусловлены естественной изменчивостью климатической системы, а в какой — влиянием антропогенных выбросов, “является одним из самых фундаментальных научных вопросов в области изучения земной системы”, — говорит Джеральд Мил из Национального центра атмосферных исследований США в Колорадо.. “Вероятная реальность, вероятно, представляет собой некоторую комбинацию того и другого”.