Антарктида хранит бомбу замедленного действия: скрытая энергия может вспыхнуть в любой момент

Представьте, что гигантский океан у берегов Антарктиды ведёт себя как ваша утренняя кружка кофе: долго хранит тепло, а потом неожиданно начинает остывать, отдавая накопленную энергию воздуху. Только вместо напитка — толщи морской воды, а вместо кухни — вся наша планета. Учёные предупреждают, что даже если человечество научится быстро снижать выбросы и выкачивать углекислый газ из атмосферы, океан может ответить задержкой и собственным "ответным ходом". В какой-то момент этот скрытый запас тепла способен снова разогнать глобальное потепление почти с прежней скоростью. Об этом со ссылкой на исследование климатологов сообщает Live Science.

Южный океан — гигантский аккумулятор тепла

Чтобы понять, что именно тревожит исследователей, стоит вернуться к началу индустриальной эпохи. С момента, когда человечество массово перешло к сжиганию угля, нефти и газа, в атмосферу стали поступать огромные объёмы дополнительного тепла. Значительная часть этой энергии, а также парниковые газы, не задерживаются только в воздухе: более 90% избыточного тепла забирают на себя океаны, а примерно четверть выбросов CO2 растворяется в морской воде. Южный океан, окружающий Антарктиду, оказался одним из главных "кладовых" этого тепла.

По оценкам исследователей, именно здесь аккумулируется до нескольких десятков процентов всей "избыточной" энергии, которую приняли на себя моря и океаны. На это влияют особенности циркуляции вод: мощные течения переносят тепло с северных широт, а апвеллинги поднимают холодную глубинную воду к поверхности, где она прогревается и снова опускается вниз уже более тёплой. Так формируется сложная система, напоминающая гигантский термос, который непрерывно заряжается.

Есть и ещё одна важная деталь: атмосфера над Южным полушарием относительно чище, чем над Северным. В северных широтах промышленные аэрозоли — мелкие частицы, выбрасываемые заводами и транспортом, — отражают часть солнечной радиации обратно в космос. Это создаёт лёгкий охлаждающий эффект, частично маскирующий потепление от парниковых газов. В Южном полушарии такой "занавес" выражен слабее, поэтому там влияние чистой парниковой нагрузки проявляется заметнее и прямолинейнее.

"В Южном полушарии эта конкуренция не так выражена, поскольку атмосфера несколько чище", — отмечает климатолог Рик Уильямс.

В итоге Южный океан стал ключевой зоной, где пересекаются несколько процессов: накопление тепла, растворение CO2, формирование морского льда у берегов Антарктиды и изменения в глобальных течениях. Именно сочетание этих факторов и делает регион особенно чувствительным к будущим экспериментам человечества с выбросами — как в сторону их увеличения, так и в сторону сокращения.

Моделирование климатического будущего

Исследовательская группа смоделировала условный сценарий, в котором человечество сначала продолжает наращивать выбросы, а затем разворачивает тренд в противоположную сторону. В модели концентрация CO2 в атмосфере увеличивается на 1% в год до тех пор, пока не достигнет примерно двойного значения относительно доиндустриального уровня. Это отражает длительный период интенсивного использования ископаемого топлива, работы заводов, традиционных электростанций и авиации.

После этого воображаемого пика в сценарии включаются технологии отрицательных выбросов: концентрация углерода в атмосфере начинает снижаться со скоростью 0,1% в год. В реальном мире это могло бы происходить за счёт сочетания разных подходов — от прямого улавливания CO2 из воздуха до масштабного перехода на возобновляемые источники энергии и переработку выбросов на промышленных объектах. Такие решения пока дороги и реализуются точечно, но в модели они позволяют постепенно "остужать" климатическую систему.

На первых этапах картина выглядит обнадёживающе: воздух становится прохладнее, температура поверхности суши и океанов идёт вниз, климат словно делает шаг назад от самых тревожных прогнозов. Однако над Южным океаном в этот момент начинает разворачиваться собственная, менее очевидная история, связанная с взаимодействием воды, соли и льда.

"Вопрос в том, как климатическая система, особенно океан, отреагирует на сценарии, когда мы удаляем CO2 из атмосферы, и приведет ли это к общему похолоданию?", — говорит Свенья Фрей из немецкого Центра океанических исследований GEOMAR.

По мере охлаждения атмосферы в районе Антарктиды формируется больше морского льда. Когда морская вода замерзает, соль практически не попадает в ледяной кристалл и остаётся в окружающем растворе. В результате прилегающие к льду воды становятся более солёными и тяжёлыми. Этот плотный поверхностный слой как бы "накрывает" собой тёплые массы, находящиеся ниже, и закрепляет накопившееся за десятилетия тепло на глубине.

"Параллельно с этим присутствуют теплые, более глубокие водные массы, — отметил Фрей. — В определенный момент структура водной толщи становится нестабильной, что инициирует процесс глубокой конвекции".

В какой-то момент плотная холодная "крышка" перестаёт быть устойчивой. Начинается мощное перемешивание — глубинные тёплые воды поднимаются к поверхности, а более холодные массы опускаются вниз. С точки зрения климата это выглядит как резкий "выброс" тепла из океана в атмосферу. По расчётам модели, такой эпизод может длиться не одно десятилетие и при этом сопровождаться темпами потепления, сравнимыми с нынешними, даже если человечество к тому времени уже активно сокращает и удаляет свои выбросы.

Неопределённость и риски для планирования климатической политики

Этот сценарий — не предсказание с гарантией, а возможная реакция сложной природной системы на наши действия. Климатическая модель показывает один из вариантов, как океан и атмосфера могут ответить на быстрый разворот от эпохи интенсивного сжигания углеродного топлива к периоду активного "выкачивания" CO2 из воздуха. Но пока учёные не уверены, насколько часто и насколько сильно такая схема может сработать в реальности.

"Реакция системы Земли на отрицательные выбросы характеризуется высокой степенью неопределённости — мы не обладаем достаточным пониманием этого процесса, — отметила Кирстен Зикфельд, климатолог из Университета Саймона Фрейзера. — Как демонстрирует данная статья, на этом пути возможны неожиданные явления".

Даже с учётом описанного выброса исследование показывает, что отрицательные выбросы в целом помогают снизить глобальную температуру. То есть попытки удалить углекислый газ не оказываются бессмысленными из-за ответной реакции океана. Однако важность скорости изменений становится очевидной: чем дольше мир будет оставаться в режиме высоких выбросов, тем больше тепла уйдёт в глубины Южного океана и тем заметнее могут стать будущие "обратные" эффекты.

"Отрицательные выбросы и снижение концентрации углерода в атмосфере — это безусловно положительный фактор, — заявил Уильямс. Но стоит отметить, что вместо применения технологий отрицательных выбросов, предпочтительнее изначально избегать положительных".

Для климатической политики это означает, что рассчитывать исключительно на будущие технологии очищения воздуха рискованно. Вложения в электромобили, общественный транспорт, энергоэффективные здания, "умные" системы управления потреблением энергии и отказ от лишнего сжигания топлива могут оказаться более надёжным способом уменьшить нагрузку на океаны, чем надежда на масштабное применение дорогих установок по улавливанию CO2 спустя десятилетия.

Реакция Южного океана важна для каждого из нас

На первый взгляд, процессы где-то у берегов Антарктиды кажутся далёкими от повседневной жизни. Однако именно этот регион играет ключевую роль в формировании глобального климата. Здесь пересекаются важнейшие течения Мирового океана, которые распределяют тепло по планете, влияют на циклоны, осадки и даже на режимы засух в разных странах.

Если Южный океан начнёт быстро отдавать накопленное тепло обратно в атмосферу, это может временно ускорить подъём температур, усилить таяние ледников и повысить уровень мирового океана. Для прибрежных городов это означает рост риска наводнений и необходимости в более серьёзной инфраструктурной защите — от современных систем дренажа до страхования недвижимости от климатических угроз. Для сельского хозяйства — изменения в режимах осадков и периодах засух.

При этом важно, что сами по себе модели не ставят крест на возможных климатических решениях. Они скорее подсказывают, что меры по сокращению выбросов стоит принимать как можно раньше, а не откладывать на условное "потом", когда появятся дешёвые технологии отрицательных выбросов. Чем меньше лишнего тепла успеет накопиться в океане, тем мягче будет его ответная реакция.

На практике это означает улучшение энергоэффективности жилья, переход на возобновляемые источники энергии, более широкое использование электромобилей и общественного транспорта, развитие локальной "зелёной" генерации — от солнечных панелей до малых ветровых установок. Все эти решения снижают нагрузку на климатическую систему и уменьшают вероятность самых резких сценариев.

Сравнение сценариев потепления и охлаждения климата

Исследование фактически сопоставляет два крупных сценария развития событий. В первом мире человечество долго наращивает выбросы, медленно реагирует на климатические сигналы и откладывает серьёзные шаги по декарбонизации. В таком варианте океаны, включая Южный, поглощают всё больше тепла и CO2, но в какой-то момент этот запас начинает работать против нас. Вероятность резких перескоков в климатической системе возрастает, а последствия становятся дороже и сложнее для адаптации.

Во втором сценарии выбросы растут ограниченное время, после чего начинается последовательное снижение и активное удаление CO2 из атмосферы. Температура воздуха и поверхности океанов реагирует быстрее, чем глубинные слои, поэтому некоторое время мир живёт с ощущением успеха: показатели стабилизируются или даже снижаются. Но в Южном океане сохраняется инерция — накопленное тепло остаётся в глубине, пока не произойдёт перестройка водных масс и не включится механизм конвекции.

Такое сравнение показывает, что даже при одинаковом наборе технологий исход сильно зависит от того, на какой стадии они применяются. Если мир переходит к отрицательным выбросам тогда, когда океан уже насыщен теплом, реакция системы может содержать сюрпризы. Если же нагрузка на климат снижается раньше, масштабы будущего выброса тепла могут быть значительно меньше.

Ещё одна важная грань сравнения — распределение рисков во времени. Медленный отказ от ископаемого топлива с надеждой "потом всё исправить" с помощью мощных установок по улавливанию CO2 переносит часть проблем на будущие поколения. Более ранний разворот в сторону возобновляемой энергетики, энергоэффективных технологий, модернизации тепловых электростанций и сокращения лишних перелётов позволяет уменьшить вероятность резких климатических событий в далёкой перспективе.

Плюсы и минусы технологий отрицательных выбросов

Технологии отрицательных выбросов — улавливание углекислого газа из воздуха, использование биомассы с последующим захоронением углерода, промышленные фильтры и другие решения — уже активно обсуждаются в климатической повестке. Они кажутся логичным "страховым полисом" на случай, если мир не успеет вовремя снизить выбросы. Однако в контексте реакций Южного океана их возможности и ограничения становятся особенно заметными.

С одной стороны, преимущества очевидны. Такие технологии позволяют снизить концентрацию CO2 в атмосфере даже при сохранении части выбросов, дают шанс скорректировать прошлые ошибки и поддержать выполнение международных климатических соглашений. Они могут сочетаться с традиционными мерами — повышением энергоэффективности, переходом на "зелёную" электроэнергию, развитием электромобильности — и усиливать общий эффект.

С другой стороны, у отрицательных выбросов есть свои минусы. Внедрение таких установок требует больших инвестиций, развитой инфраструктуры, устойчивой энергетики и чётких правил хранения захваченного углерода. Пока технологии улавливания CO2 из воздуха дороги и реализуются на ограниченном числе объектов, что нельзя сравнить с масштабами глобального спроса на бензин, дизель или авиационное топливо.

В контексте Южного океана главный риск в том, что даже масштабные программы отрицательных выбросов не отменяют инерции уже накопленного тепла. Если океан долго "заряжался", его реакция может проявиться спустя десятилетия после начала активного охлаждения атмосферы. Поэтому отрицательные выбросы полезны как дополнение к раннему сокращению загрязнения, а не как оправдание для затяжного сжигания ископаемого топлива.

Популярные вопросы о Южном океане и изменении климата

Почему именно Южный океан так важен для климата?
Южный океан окружает Антарктиду и связан с основными течениями Мирового океана. Через него проходит значительная часть водных масс, которые переносят тепло и растворённый CO2 по планете. Благодаря этому региону океан поглощает большое количество избыточного тепла и парниковых газов, а изменения здесь особенно заметно отражаются на глобальных температурах и уровне моря.

Можно ли полностью предотвратить "выброс" тепла из глубин океана?
С точки зрения физики океан в любом случае будет стремиться к равновесию: накопленное тепло со временем выходит наружу. Задача человечества — не столько полностью отменить этот процесс, сколько уменьшить его масштаб и скорость. Чем меньше лишнего тепла успеет накопиться в глубинных слоях, тем слабее и мягче будут будущие изменения, и тем проще к ним адаптироваться.

Что лучше: развивать отрицательные выбросы или сокращать использование ископаемого топлива?
Исследования, в том числе рассматривающее реакцию Южного океана, показывают, что наиболее надёжная стратегия — сочетание обоих подходов с приоритетом на раннее сокращение выбросов. Технологии отрицательных выбросов полезны как дополнение, которое помогает устранить остаточные выбросы и скорректировать прошлые ошибки. Но если делать ставку только на них, существует риск столкнуться с запоздалыми реакциями климатической системы, включая резкие высвобождения теплоты из океана.

Как изменения в Южном океане могут отразиться на повседневной жизни?
Изменения в этом регионе влияют на уровень моря, частоту и силу штормов, характер осадков и устойчивость ледяных щитов Антарктиды. В долгосрочной перспективе это отражается на безопасности прибрежных городов, стоимости страховых полисов, инфраструктурных проектах, условиях для сельского хозяйства и доступности природных ресурсов. Чем стабильнее будет климат, тем меньше потребуется затрат на адаптацию и перестройку привычной среды.

В целом сценарий с возможным "выбросом" тепла из Южного океана напоминает о том, что климатическая система Земли обладает сложной инерцией. Решения, которые мы принимаем сегодня — от выбора автомобиля и энергетического тарифа до государственной климатической политики, — определяют не только темпы потепления в ближайшие десятилетия, но и то, как поведут себя океаны и атмосфера в далёком будущем.