Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (АМОЦ) — основная система океанических течений в Атлантическом океанеIPCC, 2021: Annex VII: Glossary [Matthews, J.B.R., V. Möller, R. van Diemen, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger (eds.)]. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 2215—2256, doi:10.1017/9781009157896.022.. Она является частью системы океанической циркуляции Земли и играет важную роль в климатической системе. АМОЦ включает в себя атлантические течения на поверхности и на больших глубинах, которые возникают под воздействием изменений погоды, температуры и солёности. Эти течения составляют половину глобальной термохалинной циркуляции, которая включает в себя основные океанические течения, а другая половина — это циркуляция опрокидывания в Южном океане.

АМОЦ состоит из направленного на север потока тёплой, более солёной воды в верхних слоях Атлантики и направленного на юг обратного потока холодной, менее солёной, глубоководной воды. Тёплая вода с юга более солёная («галоклин») из-за более высокой скорости испарения в тропической зоне. Тёплая солёная вода образует верхний слой океана («термоклин»), но когда этот слой остывает, плотность солёной воды увеличивается, заставляя её погружаться в глубину. Это важная часть механизма системы Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции. Отростки связаны между собой областями опрокидывания в Северных морях и Южном океане. Зоны опрокидывания связаны с интенсивным обменом теплом, растворённым кислородом, углеродом и другими питательными веществами и очень важны для экосистем океана и его функции как поглотителя углерода. Изменения в силе Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции могут повлиять на множество элементов климатической системы.

Изменение климата может ослабить АМОЦ из-за увеличения теплосодержания в океане и увеличения притока пресной воды в результате таяния ледяных покровов. Исследования с использованием океанографических реконструкций показывают, что по состоянию на 2015 год АМОЦ был слабее, чем до промышленной революции PDF in UNEP Document Repository . Ведутся споры по поводу относительного вклада различных факторов, и неясно, насколько это ослабление связано с изменением климата или естественной изменчивостью циркуляции на протяжении тысячелетий. Климатические модели предсказывают дальнейшее ослабление АМОЦ в течение XXI векаIPCC, 2019: Summary for Policymakers . In: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. .. Это ослабление приведёт к снижению средних температур воздуха над Скандинавией, Великобританией и Ирландией, поскольку эти регионы согреваются Североатлантическим течением. Ослабление Североатлантической осцилляции также ускорит повышение уровня моря вокруг Северной Америки и снизит первичную продуктивность в Северной Атлантике.

Сильное ослабление Североатлантической осцилляции может привести к коллапсу циркуляции, который будет труднообратим и, таким образом, станет одной из переломных точек в климатической системе. Коллапс существенно снизит среднюю температуру и количество осадков в виде дождя и снега в Европе. Это также может привести к учащению экстремальных погодных явлений и другим серьёзным последствиям.

Общая структура

Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (АМОЦ) — это основная система течений в Атлантическом океане, а также часть глобальной термохалинной циркуляции, которая соединяет мировые океаны единым «конвейерным полотном» непрерывного водообмена.Обычно относительно тёплая и менее солёная вода остаётся на поверхности океана, в то время как глубокие слои воды холоднее, плотнее и более солёные. Это явление называется стратификацией океана. Глубинные воды со временем нагреваются или теряют солёность в результате обмена с перемешанным слоем океана, становятся менее плотными и поднимаются к поверхности. Различия в температуре и солёности существуют между слоями океана и между частями Мирового океана, и вместе они обеспечивают термохалинную циркуляцию. Тихий океан менее солёный, чем другие океаны, потому что в него попадает большое количество пресной воды в виде осадков. Его поверхностные воды недостаточно солёные, чтобы опускаться ниже нескольких сотен метров, а это значит, что глубинные воды океана должны поступать откуда-то ещё.

Вода в Северной Атлантике более солёная, чем в Тихом океане, отчасти потому, что интенсивное испарение на поверхности приводит к концентрации соли в оставшейся воде, а отчасти потому, что морской лёд вблизи Полярного круга вытесняет соль при замерзании зимойЧто ещё более важно, испаряющаяся влага в Атлантике быстро уносится атмосферной циркуляцией, прежде чем выпадает в виде дождя. Пассаты переносят эту влагу через Центральную Америку в восточную часть северной части Тихого океана, где она выпадает в виде дождя.Крупные горные хребты, такие как Тибетское нагорье, Скалистые горы и Анды, препятствуют переносу влаги в Атлантический океан.

В результате этого процесса поверхностные воды Атлантического океана становятся солёными и, следовательно, плотными, что в конечном счёте приводит к даунвеллингу и формированию Североатлантических глубинных вод (САГВ). Формирование САГВ происходит в основном в Северных морях и включает в себя сложное взаимодействие региональных водных масс, таких как воды пролива Скагеррак, воды пролива между Исландией и Шотландией и воды пролива между Северными морями. Лабрадорская морская вода также может играть важную роль, но появляется всё больше доказательств того, что вода в Лабрадоре и Ирмингерских морях в основном циркулирует через Североатлантический круговорот и имеет мало общего с остальной частью Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляцией.Fox-Kemper, B., H.T. Hewitt, C. Xiao, G. Aðalgeirsdóttir, S.S. Drijfhout, T.L. Edwards, N.R. Golledge, M. Hemer, R.E. Kopp, G. Krinner, A. Mix, D. Notz, S. Nowicki, I.S. Nurhati, L. Ruiz, J.-B. Sallée, A.B.A. Slangen, and Y. Yu, 2021: Chapter 9: Ocean, Cryosphere and Sea Level Change . In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1211—1362,

Североатлантическая глубокая вода — это не самый глубокий слой воды в Атлантическом океане. Антарктические придонные воды (АПВ) — это всегда самый плотный и глубокий слой воды в любом бассейне, глубина которого превышает 4000 метров . Когда верхние слои АПВ поднимаются апвеллингом, они смешиваются с Североатлантической глубокой водой и усиливают её. Формирование Североатлантической глубокой воды также является началом нижней ячейки циркуляции. Нисходящие потоки, формирующие Северо-Атлантическое течение, уравновешиваются восходящими потоками. В западной части Атлантического океана экмановский перенос, усиление перемешивания слоёв океана, вызванное ветровой активностью, приводит к сильному апвеллингу в Канарском течении и Бенгельском течении, которые расположены у северо-западного и юго-западного побережья Африки. По состоянию на 2014 год апвеллинг в районе Канарского течения значительно сильнее, чем в районе Бенгельского течения, хотя до закрытия Центральноамериканского морского пути в конце плиоцена наблюдалась обратная картина. В восточной части Атлантического океана значительный апвеллинг происходит только в определённые месяцы года, поскольку в этом регионе глубокий термоклин означает, что он больше зависит от температуры поверхности моря, чем от ветровой активности. Существует также многолетний цикл апвеллинга, который происходит синхронно с циклом Эль-Ниньо/Ла-Нинья.

В то же время Североатлантическое течение движется на юг, и в южной части Атлантического трансекта около 80 % его вод поднимаются со дна в Южном океане, соединяясь с циркуляцией Южного океана (ЦЮО). Считается, что после подъёма воды следуют одним из двух путей. Вода, поднимающаяся со дна вблизи Антарктиды, скорее всего, охлаждается антарктическим морским льдом и опускается обратно в нижнюю ячейку циркуляции. Часть этой воды снова попадёт в Североатлантический круговорот, но остальная часть нижнего течения в конечном счёте достигнет глубин Тихого и Индийского океанов. Вода, поднимающаяся в более низких широтах, свободных ото льда, движется дальше на север из-за экмановского переноса и попадает в верхнее течение. Тёплая вода в верхнем течении отвечает за обратный поток в Северную Атлантику, который происходит в основном вдоль побережья Африки и через Индонезийский архипелаг. Когда эта вода возвращается в Северную Атлантику, она становится холоднее и плотнее и опускается на дно, пополняя Североатлантический промежуточный водоворот.

Роль в климатической системе

Экваториальные районы — самые жаркие на земном шаре; в соответствии с законами термодинамики это тепло перемещается к полюсам. Большая часть этого тепла переносится атмосферной циркуляцией, но важную роль играют тёплые поверхностные океанические течения. Тепло от экватора перемещается либо на север, либо на юг; Атлантический океан — единственный океан, в котором тепло движется на север. Большая часть теплообмена в Атлантическом океане происходит благодаря Гольфстриму, поверхностному течению, которое несёт тёплые воды на север из Карибского бассейна. Хотя Гольфстрим в целом движется только под действием ветров, его самый северный сегмент, Североатлантическое течение, получает большую часть тепла за счёт термохалинного обмена в Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции. Таким образом, Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция переносит до 25 % всего тепла в северное полушарие, и играет важную роль в климате северо-западной Европы.

Поскольку атмосферные явления также играют важную роль в переносе тепла, идея о том, что без переноса тепла океаническими течениями климат в Северной Европе был бы таким же холодным, как в Северной Америке (то есть на 15-20 °C холоднее), в целом считается неверной. Хотя одно из модельных исследований показало, что коллапс Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции может привести к похолоданию, подобному ледниковому периоду, включая расширение морского льда и массовое образование ледников, в течение столетия,точность этих результатов сомнительна. Существует единое мнение о том, что из-за АМО в Северной и Западной Европе теплее, чем могло бы быть в противном случае, с разницей в 4 °C и 10 °C в зависимости от региона. Например, исследования Флоридского течения показывают, что Гольфстрим был примерно на 10 % слабее в период с 1200 по 1850 год из-за повышения солёности поверхностных вод, и это, вероятно, способствовало наступлению условий, известных как Малый ледниковый период