Как морские течения спасают Европу от холода

Как работает гигантский водяной радиатор планеты

Климатическое благополучие европейских стран держится на глобальной океанической циркуляции. Вода обладает колоссальной удельной теплоемкостью, примерно в четыре тысячи раз превышающей теплоемкость воздуха при равном объеме. Мировой океан поглощает избыточную солнечную радиацию в районе экватора и Карибского бассейна, накапливает ее в верхних слоях и перекачивает в полярные регионы подобно системе жидкостного отопления в жилом доме.

Движущей силой этого процесса выступает Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция, сокращенно АМОЦ. В тропиках пассаты нагнетают теплую воду в Мексиканский залив, откуда мощная струя Гольфстрима устремляется на северо-восток со скоростью до двух метров в секунду. Расход воды здесь достигает тридцати миллионов кубических метров в секунду. В океанологии этот объем измеряют в свердрупах, и тридцать свердрупов превосходят суммарный сток всех рек Земли более чем в сто раз.

По мере продвижения вдоль побережья Северной Америки течение отрывается от континентального склона в районе мыса Гаттерас и переходит в более широкое и медленное Северо-Атлантическое течение. Оно пересекает океан наискосок и уходит к берегам Британских островов, Скандинавии и дальше в Баренцево море. По пути эта водная масса отдает атмосфере около одного петаватта тепловой энергии, нагревая воздух над северной частью Атлантики на несколько градусов.

Термохалинный конвейер и фаза погружения вод

Течение не могло бы течь на север бесконечно, если бы вода не находила пути назад. Здесь вступает в действие термохалинный механизм, название которого происходит от греческих слов «тепло» и «соль». Плотность морской воды зависит от двух параметров: температуры и концентрации растворенных солей. Холодная вода плотнее теплой, а соленая плотнее пресной.

Пока течение идет на север, сильное испарение повышает соленость поверхностного слоя примерно до 35 граммов солей на литр воды. Достигнув Гренландского, Норвежского и Лабрадорского морей, эта вода сталкивается с ледяными арктическими ветрами и стремительно остывает до одного-двух градусов выше нуля. Сочетание низкой температуры и повышенной солености делает поверхностные воды чрезвычайно тяжелыми. Они теряют плавучесть и начинают обрушиваться вниз, образуя колоссальные подводные водопады глубиной в два-три километра.

На глубине эти массы разворачиваются и формируют глубоководное холодное противотечение, которое веками ползет обратно на юг, к экватору и Антарктиде. Опускающаяся вода буквально засасывает новые порции теплой воды с юга, поддерживая непрерывный цикл циркуляции. Если нарушить эту разницу в плотности, весь механизм начнет терять мощность.

Совместная работа океана и атмосферных ветров

Сама по себе теплая вода у берегов континента спасти континент от холода не способна. Огромный вклад в европейский климат вносит преобладающий западный перенос воздушных масс. В умеренных широтах вращение Земли отклоняет потоки воздуха, формируя постоянные западные ветры. Атлантика работает как гигантская батарея, а воздушные массы служат вентилятором, который раздувает накопленное тепло над сушей.

Теплые воды нагревают нижний слой тропосферы, насыщая его водяным паром. Влажный воздух продвигается на тысячи километров на восток, сглаживая сезонные перепады температур. Благодаря этому эффекту в Западной и Центральной Европе формируется морской климат с прохладным летом, мягкой зимой и равномерными осадками. Восточнее, за Уральскими горами, влияние атлантического воздуха угасает, и климат становится резко континентальным с суровыми сибирскими морозами.

Угроза замедления течений и последствия для суши

В последние десятилетия климатологи фиксируют признаки ослабления меридиональной циркуляции в Атлантике. Исследования донных отложений и замеры со спутников показывают замедление системы примерно на 15 процентов с середины двадцатого века. Главная причина этого сбоя связана с опреснением северных морей.

Из-за повышения глобальной температуры ледниковый щит Гренландии тает с ускорением, сбрасывая в океан сотни миллиардов тонн пресной воды ежегодно. Дополнительно усиливается сток сибирских рек в Северный Ледовитый океан и сокращается площадь морского льда. Пресная вода значительно легче соленой, она образует устойчивую пленку на поверхности океана и мешает плотным слоям погружаться на дно. Насос термохалинной циркуляции начинает буксовать.

В случае серьезного сбоя циркуляции европейский континент столкнется со сложным перераспределением погодных условий. Моделирование показывает, что зимние температуры в Скандинавии и Великобритании могут упасть на несколько градусов, сместятся траектории атлантических циклонов, а количество штормов вырастет. При этом экваториальные воды начнут перегреваться быстрее, ведь нарушится естественный сброс тепла в сторону Арктики.