Далеко від великих берегових ліній широка ділянка води в південній частині Індійського океану довгий час привертала увагу океанографів з простої причини. Поверхня моря там надзвичайно солона. Постійне сонячне світло і стійке випаровування видаляють з води велику кількість вологи, залишаючи після себе щільну сіль і створюючи один з найсолоніших регіонів у Південній півкулі.
Протягом десятиліть ця область служила надійним маркером у вивченні хімії світового океану, пише Indian Defence Review. Кораблі, буї та дослідницькі експедиції брали проби з цих вод з середини двадцятого століття. Вимірювання допомогли вченим зрозуміти, як сіль переміщається по океану і як вона впливає на щільність морської води.
У цьому сенсі регіон став природною лабораторією для вивчення солоності океану – однієї з фундаментальних властивостей, що визначають циркуляцію води на планеті.
Однак, коли дослідники почали порівнювати найновіші вимірювання зі старими записами, цифри не збіглися з очікуваними. Поступово поверхневі води в цьому історично солоному регіоні, здавалося, почали втрачати свою визначальну характеристику. Спочатку відмінності були досить невеликими, щоб виглядати як природна мінливість.
Але як тільки вчені об’єднали спостереження за кілька десятиліть в єдиний набір даних, почала проступати чітка закономірність. Зміни вказували на те, що океан в цьому регіоні отримує постійний приплив прісної води, порушуючи баланс, який зберігав цю область незмінно солоною для поколінь океанографів.
Шість десятиліть спостережень виявили масштабні зміни
Дослідники з Колорадського університету в Боулдері проаналізували дані вимірювань океану за більш ніж шістдесят років, щоб зрозуміти, що відбувається в регіоні. Їхня робота під керівництвом Вейцин Хань, опублікована в журналі Nature Climate Change, вивчила записи спостережень разом з комп’ютерним моделюванням для реконструкції довгострокових тенденцій солоності у всьому басейні.
Аналіз показав, що область, в якій переважає висока солоність, з часом істотно скоротилася. Згідно з дослідженням, регіон, покритий найсолонішими поверхневими водами, зменшився приблизно на 30 відсотків за останні 60 років. Вчені описують це як найшвидший великомасштабний тренд опріснення, зафіксований де-небудь в Південній півкулі.
Масштаб змін стає зрозумілішим, коли вчені оцінюють, скільки прісної води мало надійти в океан, щоб розбавити сіль. Генсінь Чень, запрошений вчений факультету атмосферних і океанічних наук в Колорадо і дослідник Китайської академії наук, розрахував обсяг, необхідний для того, щоб викликати спостережуваний зсув.
Чень підрахував, що опріснення еквівалентно щорічному додаванню в регіон приблизно 60 відсотків прісної води озера Тахо (близько 90 кубічних кілометрів). Цей постійний приплив поступово знижує концентрацію солі в поверхневих водах, які колись залишалися сильно солоними через випаровування і обмежену кількість опадів.
Прісна вода надходить з Індо-Тихоокеанського регіону
На перший погляд, найбільш очевидним поясненням змін може здатися збільшення кількості опадів над басейном Індійського океану. Проте дослідники виявили, що тенденції випадання опадів у цій області недостатньо великі, щоб пояснити обсяг прісної води, необхідний для спостережуваного зниження солоності.
Замість цього команда простежила шлях води до величезного резервуару, відомого як Індо-Тихоокеанський прісноводний басейн. Цей регіон простягається через тропічну частину Тихого океану і частини східної частини Індійського океану, де постійні дощі роблять поверхневі води природним чином менш солоними, ніж в середньому.
Використовуючи моделювання циркуляції океану, вчені виявили, що зрушення в моделях атмосферної циркуляції змінили те, як течії переносять воду через Індо-Тихоокеанський регіон. Більш сильні вітрові системи тепер виштовхують частини цього прісноводного басейну на південь, дозволяючи їм поширюватися у води, які історично залишалися набагато більш солоними.
Згодом це поступове перенесення розбавляє солоні води південного басейну. Процес відбувається не в результаті одиничної драматичної події, а через стійкий рух поверхневих течій, які перерозподіляють прісну воду на тисячі кілометрів відкритого океану.
Чому сіль важлива для глобальної циркуляції океану
Зміни солоності морської води впливають не тільки на локальну хімію океану. Вміст солі безпосередньо впливає на щільність морської води, яка визначає, чи опускається вода, піднімається або залишається поблизу поверхні. Ці відмінності в щільності допомагають приводити в рух повільне глобальне переміщення води, відоме як термохалінна циркуляція.
Однією з найважливіших частин цієї системи є Атлантична меридіональна перекидаюча циркуляція, часто скорочувана як AMOC. Ця система великих течій переносить теплу солону воду на північ через Атлантику, перш ніж більш холодна і щільна вода опуститься і потече на південь на глибині.
Інше дослідження під керівництвом Педро ДіНеціо, також з Колорадського університету в Боулдері, вивчило, як змінювалися режими випадання опадів у періоди ослаблення цієї циркуляції в минулому. Відновивши кліматичні умови останніх 17 000 років і об’єднавши їх із сучасним кліматичним моделюванням, дослідники вивчили, як зміни в циркуляції океану можуть впливати на тропічні погодні системи.
Їх аналіз показав, що уповільнення перекидної циркуляції Атлантики може значно змінити кількість опадів у тропічних регіонах. У деяких симуляціях у частинах тропічних лісів Амазонки спостерігалося скорочення кількості опадів, що наближалося до 40 відсотків, при ослабленні циркуляції.
Опріснення, що спостерігається в південній частині Індійського океану, не уповільнює безпосередньо атлантичну циркуляцію. Проте дослідження підкреслює, як зрушення в солоності та океанічному переносі можуть відображати більш широкі зміни в тому, як вода переміщається через взаємопов’язані океанські басейни.
Дослідження робить висновок, що регіон високої солоності в південній частині Індійського океану скоротився приблизно на 30 відсотків з середини двадцятого століття, що знаменує собою найшвидший тренд опріснення в масштабах басейну, виявлений в цій півкулі.