Российские ученые исследовали циркуляцию вод в желобе Святой Анны — своего рода «бутылочном горлышке», через которое проходит значительная часть теплых вод из Северной Атлантики в Арктику. Авторам удалось обнаружить новые течения, которые влияют на тепловой баланс региона, тем самым ускоряя локальное таяние морских льдов летом и замедляя 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 наиболее 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. Еще одно важное следствие изменения климата в Арктике — резкое сокращение толстого многолетнего льда (пережившего более одного лета) и замена его на тонкий однолетний лед. Так, в марте 1985 года лед старше четырех лет занимал треть всего ледяного покрова, а в 2020 году его уже было менее 5%. Многолетний лед более толстый, чем однолетний лед, 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 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 своей новой статье сотрудники Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва), Московского физико-технического института (Долгопрудный), Морского гидрофизического института РАН (Севастополь), Российского государственного гидрометеорологического университета (Санкт-Петербург) и Тихоокеанского океанологического института имени В.И. Ильичева ДВО РАН (Владивосток) исследовали гидрофизическую структуру и циркуляцию вод в желобе Святой Анны, расположенном в северной части Карского моря.

«Желоб 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.

Рисунок 1. Проведенные измерения и схема течений в желобе Святой Анны. Источник: Osadchiev et al. / Front. Mar. Sci., 2022

Ученые впервые провели подробную гидрологическую съемку по всей площади желоба 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 солености морских вод, а также проанализированы многолетние спутниковые данные. Все это позволило авторам получить новые результаты, принципиально важные для понимания циркуляции и теплообмена водных масс в желобе.

«Наши измерения в Карском море в октябре проводились в очень сложных условиях: температура на палубе -10°С, ветер до 15 м/с, 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 желоба, которое приводит к более раннему ледотаянию и более позднему ледообразованию в этом районе. Также ученые обнаружили стационарный циклонический вихрь на промежуточных глубинах в северной части желоба, 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 все невозможно без изучения фундаментальных процессов, происходящих в Северном Ледовитом океане. Один из ключевых — крупномасштабный перенос теплой воды из Северной Атлантики в Арктику, влияющий на тепловой баланс всего Северного Ледовитого океана, и особо интересно его "бутылочное горлышко" — желоб Святой Анны», — добавляет Александр Осадчиев.

Пресс-служба Российского научного фонда.

Фото Александра Осадчиева.