Тихие волны в глубинах океана могут влиять на климат на расстоянии в тысячи километров. Речь идет о небольших движениях воды на глубине в несколько тысяч метров, которые, как и волны у берега, в итоге разрушаются и вызывают перемешивание и турбулентность.
Долгое время ученые считали, что такие процессы важны только в очень больших временных масштабах — от сотен до тысяч лет. Однако новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показало, что изменения в глубоком океане могут отражаться на процессах у поверхности уже в течение одного года.
В работе использовали данные ранее проведенных физических и химических измерений, чтобы оценить, как глубокая турбулентность влияет на климат на разных масштабах. Особое внимание уделили краткосрочным последствиям таких процессов.
Для этого исследователи изучали концентрации хлорфторуглеродов, которые когда-то использовались в холодильниках и аэрозолях, а затем были запрещены в 1980-х годах. Поскольку эти вещества попадают в океан из атмосферы в известное время и с известной скоростью, их содержание в глубинных водах помогает понять, когда они в последний раз контактировали с поверхностью и как быстро перемещались по планете.
Такие данные позволяют лучше оценить перенос тепла, углерода и питательных веществ между океаном и атмосферой. В отдельных случаях за 40 лет глубокие воды переносили хлорфторуглероды от Антарктиды до центральной части Тихого океана и северной части Индийского океана.
Ученые также использовали эксперимент с красителем, который вводили в океан в заранее известной точке и на определенной глубине. В одном из таких опытов вещество, введенное в глубокий каньон в районе Rockall Trough у берегов Великобритании, не просто рассеялось, а поднялось к поверхности океана примерно на 100 метров в день.
Авторы считают, что понимание мелкомасштабной турбулентности особенно важно для оценки перемещения питательных веществ, таких как нитраты и фосфаты, а также для изучения переноса тепла в океане. Это связано с таянием арктических и антарктических льдов, уровнем моря, силой штормов и масштабами наводнений.
При этом существующие климатические модели пока плохо учитывают такие процессы. Сравнение реальных наблюдений с расчетами показало, что модели заметно занижают объем перемешивания и вертикального движения воды, поскольку используют упрощенные параметры для описания этих явлений. По мнению авторов, модели нужно обновлять с учетом новых представлений о глубинном перемешивании, но для этого по-прежнему не хватает наблюдений за такими процессами.