Антарктическое циркумполярное течение (ACC) является крупнейшей океанической системой на планете и играет ключевую роль в формировании глобального климата, циркуляции океанов и стабильности ледяных щитов Антарктиды. Несмотря на его важность, долгосрочные изменения силы ACC оставались до недавнего времени слабо изученными из-за отсутствия высококачественных palaeoceanographic данных. Более свежие исследования, опубликованные в 2024 году, проливают свет на изменения интенсивности Антарктического циркумполярного течения в течение последних пяти миллионов лет, выявляя сложные взаимосвязи между океаном, атмосферой и ледяным покровом Южного полюса. Эти открытия имеют важное значение для понимания как прошлого, так и будущего климата Земли. Антарктическое циркумполярное течение соединяет Атлантический, Тихий и Индийский океаны, образуя интенсивный и непрерывный поток восточного направления вокруг Антарктиды.
За счет своего расположения и огромного объема ACC отвечает за передачу тепла и растворенного углекислого газа между океанами, способствует вертикальному обмену воды и регулирует распределение питательных веществ. Управление динамикой ACC осуществляется взаимодействием виновных атмосферных процессов, градиентов плотности в океане и активностью вихрей. Особое значение имеют Южные ветры Западного направления, которые создают наклон поверхностей плотности и таким образом влияют на направление и силу течения. Реконструкции древних условий океана на основе проб донных отложений из региона южной части Тихого океана к западу от Антарктиды позволили составить непрерывный ряд наблюдений за ACC на протяжении 5,3 миллиона лет. Главным инструментом для оценки силы течения стал прокси-признак под названием sortable silt — размер осадочных частиц, перемещаемых течением, что напрямую связано с интенсивностью водных потоков на дне океана.
Использование аналитических методов XRF-сканирования позволило связать соотношения содержания элементов циркония и рубидия с изменениями размера частиц сортабельного ила, что, в свою очередь, открыло новые возможности для высокоточного количественного датирования вариаций силы ACC. Одним из ключевых открытий исследования стало отсутствие однозначного линейного тренда в изменении силы Антарктического циркумполярного течения на протяжении последних пяти миллионов лет — несмотря на устойчивое глобальное похолодание и увеличение объёмов льда на планете. Вместо этого выявлена обратная динамика: в Плиоцене, когда глобальный климат постепенно охлаждался, сила течения росла, а затем в раннем Плистоцене, в период дальнейшего усиления похолодания, интенсивность ACC снижалась. Эта перестройка океанической системы совпала с реконфигурацией Южного океана, изменившей чувствительность ACC к внешним воздействиям атмосферы и океана. Значимую роль в изменениях ACC оказали орбитальные циклы, в частности 400-тысячелетние колебания эксцентриситета земной орбиты.
Эти циклы связаны с модуляцией прецессионных изменений в струе Южной части Тихого океана, что в свою очередь влияет на интенсивность Южных западных ветров, главных двигателей ACC. Благодаря этому связь между атмосферными и океаническими процессами приобрела ритмический характер, отраженный в качестве продолжительных колебаний силы циркумполярного течения. Наблюдения за древними периодами особенно ярко показывают формирование стабильной связи между уменьшенной силой ACC, смещением зон осадконакопления опала к экватору и снижением уровней атмосферного CO2 во время ледниковых периодов, что впервые проявилось в ходе Среднеплейстоценового перехода (МПП). Этот переход, датируемый периодом около 1,25–0,7 миллиона лет назад, привел к усложнению климатических циклов с увеличением их амплитуды и переходом от 41-тысячелетних циклов к 100-тысячелетним. Установленные связи между ACC и углекислым газом имеют решающее значение для понимания механизмов климатических изменений в прошлом и моделирования климатических сценариев будущего.
Во время теплых интервалов Плиоцена и плейстоцена сила ACC достигает значений, превосходящих современные показатели, что указывает на возможное усиление данного течения в условиях глобального потепления. Этот вывод получает подтверждение и в современных наблюдениях, где ACC уже демонстрирует реакцию на антропогенное воздействие с тенденцией к ускорению в некоторых регионах Южного океана. Если эти тенденции сохранятся, усиление ACC может изменить циркуляционные процессы, связанные с поглощением и распределением тепла и углекислого газа в океане. Изменения силы ACC тесно коррелируют с изменениями ледяного покрова Антарктиды, особенно с развитием и ретроградным движением Западно-Антарктического ледяного щита. Укрепление ACC связано с фазами его отступления, так как усиленный океанический поток способствует транспортировке теплых вод Циркумполярных глубинных масс в прибрежные регионы, что повышает интенсивность подледного плавления.
Обратная связь прослеживается в периоды ослабления течения и роста ледяного щита, что отражает сложное взаимодействие между атмосферными процессами, морской циркуляцией и климатом. Таким образом, многомиллионолетняя история Антарктического циркумполярного течения демонстрирует не только сложный паттерн изменений, но и глубокую взаимосвязь с глобальными климатическими процессами и состоянием ледяных щитов. Новые методы реконструкции, основанные на интеграции геохимических анализов, массивных данных осадков и комплексном изучении океанической динамики, существенно расширяют понимание роли ACC как главного компонента климатической системы Земли. Перспективы дальнейших исследований связаны с более точным воспроизведением регионального и глобального влияния ACC на углеродный цикл, а также с оценкой его реакции на современные изменения климата. Углубленное изучение механизма взаимодействия воздушных течений, океанских глубинных вод и биогеохимических процессов в Южном океане поможет предсказать возможные последствия изменения ACC в XXI веке.
Кроме того, интеграция данных из разных океанических бассейнов даст возможность более полно учесть гетерогенность ответов ускоренной циркуляции на климатические и тектонические изменения. В заключение, научная работа, посвященная изучению изменений силы Антарктического циркумполярного течения за последние пять миллионов лет, представляет собой значимый шаг вперед в понимании взаимодействия океана с климатом и ледниками. Она подчеркивает необходимость комплексного подхода к изучению природных процессов на планете и служит важной основой для построения надежных моделей климатического будущего, ориентированных на предсказание возможных сценариев развития глобального потепления и его влияния на океанические и ледяные системы.
