Антарктическое циркумполярное течение (ACC) занимает уникальное место в глобальной океанической системе. Это самое мощное и обширное циркумполярное течение соединяет три основных океанских бассейна – Атлантический, Индийский и Тихий океаны – и оказывает значительное влияние на мировое климатическое равновесие. Исследования последних десятилетий утверждают, что ACC не только регулирует взаимосвязь океанов и атмосферы, но и напрямую влияет на стабильность антарктических ледников, которые, в свою очередь, имеют критическое значение для глобального повышения уровня мирового океана.Недавняя работа 2024 года, базирующаяся на детальных анализах донных осадков из южной части Тихого океана, проливает свет на пять миллионов лет вариабельности силы ACC. Этот длительный охват временного промежутка раскрывает сложные взаимосвязи между океаническими течениями, изменениями атмосферы и глобальными климатическими циклами, которые ранее оставались недостаточно изученными.
Одной из ключевых находок стало отсутствие линейной тенденции к усилению или ослаблению ACC на протяжении всего периода, несмотря на явное глобальное похолодание и рост ледниковой массы, отмеченные по всему планетарному масштабу. Вместо этого исследования выявили смену режима, произошедшую примерно на миллионном временном масштабе. Во время Плиоцена (около 5.3–3 миллионов лет назад) наблюдалось постепенное усиление ACC, совпадающее с понижением глобальных температур. Однако во время более позднего охлаждения раннего Плейстоцена произошло снижение силы течения.
Этот поворот связывают с перестройкой климатических и океанических условий вокруг Южного океана, которая изменила чувствительность ACC к атмосферным и океаническим воздействиям.Особое внимание уделяется влиянию солнечной орбиты и гравитационных циклов Земли, влияющих на климат в масштабе сотен тысяч лет. Оказалось, что сила ACC тесно связана с 400-тысячелетними орбитальными циклами эксцентриситета Земли. Эти циклы, вероятно, воздействуют на модификацию прецессионных изменений в южно-тихоокеанском струйном течении, связанном с температурой тропической части Тихого океана. Данная связь позволяет делать выводы о взаимодействии процессов в тропиках и полярных регионах, формирующих сложную систему глобального климата.
Важным открытием является возникновение во время Среднеплейстоценского перехода стабильной связи между ослаблением ACC, смещением осадконакопления опала в сторону экватора и снижением концентрации атмосферного углекислого газа позднеплейстоценовых ледниковых периодов. Это указывает на усиливающееся влияние ACC на биогеохимические циклы и газообмен между океаном и атмосферой в ключевой период климатического перехода. Отдельно выделяются "суперинтергляциалы" с особенно интенсивным окольцовыванием ACC, такие как морские изотопные стадии MIS 11 и MIS 31, когда сила течения превышала современные показатели, что связано с более тёплыми климатическими условиями и возможным распадом крупных ледниковых масс в Антарктиде.Изучение силы ACC в разные периоды времени осуществляется с помощью «прокси»-методов, главным образом – анализа зернового размера донных осадков (sortable silt), который коррелирует с силой потоков глубоководных течений. Высокоточные данные, полученные в рамках Международной программы исследования океанского дна (IODP) на участках с глубокими осадочными накоплениями, позволили реконструировать силу ACC с невероятной детализацией.
Современные наблюдения показывают увеличение скорости подповерхностных течений ACC под воздействием антропогенного потепления, особенно в центральной части Южного Тихого океана. Реконструкции прошлых эпох, включая теплый Плиоцен и межгляциальные периоды плейстоцена, подтверждают тенденцию к усилению автоматического циркумполярного течения в периоды с повышенной температурой, что имеет прямое отношение к современным изменениям и будущему развитию динамики океанов.Изменение силы ACC оказывает значительное влияние на мировой углеродный цикл. Во время ослабления ACC в ледниковые периоды наблюдается снижение объёмов выброса углекислого газа из океана в атмосферу, что связано с уменьшением восходящих потоков глубоких вод и усилением стратификации приповерхностных слоёв океана. Это способствует усилению поглощения и хранению CO2 в морских глубинах, что оказывает охлаждающее воздействие на климат поздних ледниковых эпох.
Одновременно с этим, ACC тесно взаимосвязан с широтно-зональными перемещениями и интенсивностью Южного полярного фронта и субантарктического фронта, влияющими на распределение биогенных осадков на океанском дне. Сдвиги в этих зонах меняют условия снабжения питательными веществами, изменяют баланс осадков из кремнезёма и карбонатов, что отражается на динамике биологического насоса, связывающего углерод из атмосферы и поверхности океана с глубокими слоями воды.Усиление ледниковой массы Антарктики и изменение ледникового покрова напрямую связано с изменениями в силе и положении ACC. Более сильное течение обеспечивает усиленную транспортировку тепла и воды с глубины, что может приводить к подтаиванию морских ледников, особенно в западной Антарктиде, где ледяные щиты наиболее уязвимы. Посредством подобного механизма состояние ACC сказывается на стабильности ледников во время межгляциальных интервалов и будущих климатических изменений.
Климатическая и океаническая перестройка, связанная с интенсификацией северного полушария ледниковых циклов в позднем Плиоцене – раннем Плейстоцене (интенсивизация Северного Гемисферы ледниковых циклов, iNHG), сыграла ключевую роль в переключении ACC из режима усиления в режим ослабления. Представленная новая концепция подчёркивает, что в этот период усилилась южная циркумполярная ветряная зона и произошли существенные изменения в ветровом и температурном балансе Южного океана.В целом результаты последних исследований подчеркивают чрезвычайную сложность климатической системы и необходимость учитывать многовременные и многопространственные процессы, которые влияют на динамику ACC и ее взаимодействия с атмосферой, ледниками и глобальными циклом углерода. Эти выводы усиливают важность охраны океанов в условиях нарастающих глобальных изменений и помогают разрабатывать более точные модели прогноза климата.В свете современных климатических вызовов понимание прошлого развития Антарктического циркумполярного течения открывает перспективы для прогнозирования его будущего поведения.
Ускорение ACC в ответ на антропогенное потепление климатической системы может усилить перенос тепла в верхних слоях океанов, что повлияет на глобальные тенденции изменения климата, океанские экосистемы и стабильность полярных льдов.Исследования пятимиллионной вариабельности ACC свидетельствуют о том, что динамика этого течения испытывала значительные колебания под воздействием множества факторов, среди которых солнечные орбитальные циклы, изменения атмосферных ветров и перенос тепла между тропиками и полюсами, а также взаимодействие с развитием ледникового покрова Антарктики. Такая интеграция данных из глубоководных осадков, современных наблюдений и климатических моделей позволяет расширять наши знания о фундаментальных процессах, управляющих климатом Земли в прошлом и настоящем.
