Что случится, если исчезнет Гольфстрим?

Представьте на минуту, что Гольфстрим исчез или поменял направление. Очевидно, что за этим последует глобальное изменение климата. Скорее всего, человеческая цивилизация окажется на грани исчезновения.

Как вам такая страшилка в стиле фильма-катастрофы или резонансной статьи климатологов-футурологов? Безусловно, нас пугает то, что непонятно и непредсказуемо. Однако, большинство ученых сходятся во мнении, что паниковать не стоит. Вместо этого нужно разобраться в необычайно интересном феномене морских течений.

Что вынуждает воду двигаться в воде? Прежде всего, ее неоднородность. Например, соленая и холодная вода тяжелее пресной и теплой. Так как соленость в разных точках Мирового океана может существенно различаться, и поверхность моря нагревается солнцем неравномерно, в толще воды возникает определенный градиент давлений, и точно так же, как воздух в атмосфере, вода начинает движение от зоны высокого давления к зоне низкого.

Такие течения в науке называют термохалинными. Существуют также течения, вызванные перепадами уровня океана, их принято называть баротропными. Но все же в основе механизма самых мощных перемещений воды — ветер и сила Кориолиса (одна из сил инерции, использующаяся при рассмотрении движения материальной точки относительно вращающейся системы отсчёта).

Самые мощные течения в прямом смысле слова перемешивают пол-океана. Это ветровые течения. Ярким примером таких течений может служить крупномасштабная циркуляция воды в северной части Атлантики. Интересно, что поток, охватывающий всю верхнюю толщу вод, движется по часовой стрелке с очень маленькой скоростью — всего-то 1–2 см/с.

Казалось бы, все просто: вдоль восточных берегов Атлантики течение движется с севера на юг, вдоль американских берегов — с юга на север. Но есть одна существенная деталь, имеющая решающее значение для климата в этой части мира.

Сила Кориолиса — сила инерции, возникающая из-за вращения нашей планеты, — прижимает течение к американскому материку. Часть гигантского потока океанских вод сжимается в узкой прибрежной зоне, образуя так называемое западное пограничное течение.

Дальше в свои права вступают законы гидравлики: оказавшись в очень узкой теснине, вода резко увеличивает скорость примерно до 2 м/с, то есть по меньшей мере в сто раз. Эта мощная струя отрывается от исходного кругового течения и уходит на север, превращаясь в самостоятельное течение Гольфстрим.

Безусловно, даже такой мощный и быстрый океанический поток, как Гольфстрим, все равно испытывает на своем пути существенное воздействие разнообразных сил и факторов. Течение постепенно теряет энергию, начинает петлять, другими словами, подобно рекам, меандрировать.

Иногда эти меандры отделяются и образуют отдельные вихри — так называемые ринги, имеющие диаметр около 200 км. Известно, что в любой момент времени этих вихрей в Северной Атлантике существует более десятка. Если они, отделяясь, перемещаются на юг, то несут более холодную воду в более теплые зоны океана, если же на север, то наоборот — приносят достаточно теплую воду в полярные области.

Одним из главных инструментов изучения океанских течений стала глобальная сеть роботизированных буев-поплавков ARGO, применяемая с 1990 года. Если посмотреть на карту сети, то станет понятно, что буи равномерно распределены по всей акватории Мирового океана, за исключением арктической зоны, на расстоянии примерно 300 км друг от друга.

Изначально планировалось установить около 3000 буев, сейчас их число превысило эту цифру и постоянно увеличивается. Устанавливаются эти конструкции с кораблей или самолетов.

Характерная особенность «робота-поплавка» ARGO — его переменная плавучесть. Она достигается путем изменения эффективной плотности за счет варьирования объема аппарата. Поршень растягивает находящийся в нижней части буя резиновый мешок, и объем зонда при неизменной массе возрастает.

Буй работает циклами по десять дней. Основное время (девять дней) он находится на глубине около 1000 м, затем ненадолго опускается на 2000 м, а затем всплывает, чтобы в течение дня передать на спутник все собранные за вахту данные. На разных глубинах и на поверхности буй замеряет плотность, электропроводность и даже оптические свойства воды.

Вихри — неизменный спутник морских течений. Граница течения представляет собой так называемый фронт, то есть перепад характеристик водной среды. Он практически никогда не бывает плоскостью, перпендикулярной дну, но имеет уклон.

Фронт постоянно меняет свое положение, и рядом с ним неизменно рождаются вихри — от гигантских, диаметром в сотни километров, до самых маленьких, какие только могут быть. Очевидно, что воду «закручивает» одновременное действие разных сил, и здесь опять-таки не последнюю роль играет сила Кориолиса.

Приведем интересный пример. Через Гибралтарский пролив, как, впрочем, и через любой узкий пролив, соединяющий два бассейна, в которых вода имеет разные свойства, идут два быстрых встречных потока.

Более легкая океанская вода вливается в Средиземное море поверху, а тяжелая, более соленая морская, идет понизу и скапливается уже в океане на глубине порядка 1000–1200 м (именно на такой глубине средиземноморский «рассол» имеет нулевую плавучесть). Образуется своего рода огромный «мешок», и возникает разница гидростатического давления на одинаковой глубине.

На первый взгляд кажется, что есть все условия, чтобы возникло течение по направлению градиента давлений. Но тут вступает в действие сила Кориолиса — она компенсирует перепад давлений, и вода, вместо того чтобы двигаться по изолинии давления, выталкивается в перпендикулярном направлении. Так в Атлантике закручивается гигантский вихрь диаметром около 100 км и толщиной метров 300.

Примечательно, что обнаружение этого вихря и изучение его природы стало одним из последних крупных открытий в области гидрологии океана и физической географии вообще.

Еще одно необычное явление, связанное с океанскими течениями и рождаемыми ими вихрями, наблюдается между Индийским океаном и Атлантикой.

Агульясское течение, идущее вдоль восточноафриканского берега на юг, у побережья ЮАР, делает левый поворот и вновь направляется на восток, в Индийский океан. В этом месте от него отрываются вихри, уходящие в сторону Атлантики.

Эти водовороты существуют очень долго, до трех лет, пока их не выносит к берегам Южной Америки, где вихри постепенно «перемалываются» прибрежными течениями.

Эти образования играют существенную роль в процессе обмена водой и разнообразным биоматериалом между двумя океанами. Удивление вызывает то, что сами эти вихри имеют ничтожную толщину по сравнению с диаметром.

Попросту говоря, они представляют собой тонкие водяные диски, крутящиеся по поверхности океана. Чем же объясняется их невероятная живучесть? Ведь известно, что вращение одной вязкой жидкости в другой неизбежно должно привести к торможению и распаду вихря.

Ученым удалось определить, что в момент образования — еще внутри Агульясского течения — эти вихри приобретают свойства, характерные для вращения… твердого тела. Именно благодаря таким уникальным физическим характеристикам диск из воды Индийского океана достигает американских берегов.

Истории с вихрями ярко демонстрируют, что Мировой океан полон разнообразных и подчас причудливых движений. Индивидуальные особенности имеют течения экваториальной области, где практически не действует сила Кориолиса.

Исключительное значение для формирования климата на Земле имеет Антарктическое циркумполярное течение — единственное по-настоящему замкнутое океанское течение на планете. У него есть своего рода северный аналог, однако в него временами заходит и точно так же выходит атлантическая вода, а вот в Антарктике ветер гонит воду бесконечным непрерывным кругом.

И все же самые мощные течения на планете — это западные пограничные потоки, вызываемые, как уже говорилось, ветром и действием силы Кориолиса. В Южном полушарии их мощь не так впечатляет (вероятно, из-за влияния Антарктиды), но в Северном полушарии Гольфстрим в Атлантике и Куросио в Тихом океане оказывают определяющее влияние на климат, экономику, а, следовательно, на всю человеческую цивилизацию.

Очень трудно себе представить, во всяком случае при нынешнем строении океанов и континентов, что механизм, порождающий Гольфстрим, вдруг даст сбой. Другое дело — распределение его энергии.

В Северной Атлантике Гольфстрим ветвится: один поток поворачивает на юг и греет Европу, другой уходит в Северный Ледовитый океан, превращая Мурманск в круглогодичный незамерзающий порт. Еще одна ветвь идет к Исландии, а затем сворачивает в сторону Североамериканского континента.

Характер разветвления зависит от распределения градиентов давления в этой части Мирового океана. Если предположить, что течение усилит свою ветвь, направленную к Европе, а поток, идущий в Баренцево море, иссякнет, в Европе станет жарче, а вот в России может значительно увеличиться зона вечной мерзлоты.

Если же представить обратную ситуацию, то по Темзе зимой снова будут ездить на санях, зато растают льды Северного Ледовитого океана. Этот океан подключится к общей системе обмена энергией между атмосферой и Мировым океаном, создаст новые ветры, которые, в свою очередь, изменят картину морских течений. Изменения климата в этом случае будут труднопредсказуемыми.

Несомненно, возникает главный вопрос: насколько это реально? Основная опасность, которую можно предположить, — это таяние ледяного панциря Гренландии, что привело бы не только к повышению уровня Мирового океана, но и наверняка к изменению направления течений. В этом случае с Гольфстримом действительно могла бы случиться большая неприятность.

Не секрет, что ледники Гренландии потихоньку тают, однако темпы этого процесса пока невелики, никаких событий, влекущих за собой глобальные катастрофические последствия в ближайшем будущем, пока не происходит. А что будет дальше?

Все зависит от того, насколько достоверны и надежны предлагаемые разными группами исследователей модели прогнозирования. Одни абсолютизируют сегодняшнюю тенденцию к потеплению и экстраполируют ее на тысячу лет вперед: по их мнению, выходит, что, в конечном счете, океан закипит, а жизнь на Земле станет невозможной. Другая же группа исследователей, напротив, говорит, что жара скоро сменится серьезным похолоданием.

Конечно, никакие предположения не следует сбрасывать со счетов, однако следует учитывать, что по мере увеличения срока прогноза растет и величина погрешности. Поэтому, если к прогнозам на десять лет вперед можно относиться серьезно, то вероятность реализации сценария, рассчитанного на сто лет, равняется соотношению 50 на 50, а предположения на перспективу, превышающую век, и вовсе имеют очень низкую вероятность.

Если же говорить о серьезных публикациях в научных изданиях, то по их совокупности можно сделать вывод о том, что современная наука не видит реальных оснований для катастрофических сценариев, связанных с Гольфстримом.

Чтобы в этой мощной и достаточно устойчивой системе что-то радикально поменялось, нужны колоссальные изменения на планете, но таких процессов мы не наблюдаем, а происходящие сейчас изменения климата могут быть всего лишь проявлениями краткосрочных циклов в пять-шесть десятков лет. Итак, по мнению ученых, поводов для паники, к счастью, нет!