Антарктическое циркумполярное течение (АКТ) является крупнейшей океанической системой в мире, обрамляющей Антарктиду и связывающей Атлантический, Тихий и Индийский океаны. Его уникальные гидродинамические характеристики определяют ключевые процессы глобального океанского циркулирования, оказывая значительное влияние на климат планеты и, в частности, на устойчивость антарктического ледяного щита. Современные исследования, посвящённые долгосрочным изменениям силы АКТ, дают возможность понять его эволюцию начиная с Плиоцена – эпохи, которая стала поворотным моментом для климатической системы Земли, и продвигаются до наших дней, показывая сложные взаимосвязи между океаном, атмосферой и ледниковыми массами. Учёные, на основе анализа донных осадков, извлечённых из глубоководных районов Тихого южного океана, смогли реконструировать непрерывный ряд изменений силы АКТ с временными рамками порядка 5,3 миллиона лет. Исследовательская работа показала, что сила течения не следовала простому линейному тренду в течение этого периода, несмотря на очевидные глобальные тенденции к похолоданию.
Наоборот, наблюдался процесс сдвига режимов: сначала в Плиоцене, в период глобального охлаждения, увеличивалась интенсивность АКТ, а с началом голоценового ледникового расширения, начиная с раннего плейстоцена, эта динамика изменилась, и сила течения начала снижаться. Это переключение оказалось тесно связанным с перестройкой океанографической структуры Южного океана, которая модифицировала чувствительность Антарктического циркумполярного течения к атмосферным и океанским воздействиям. Реконструкции указывают, что вариации силы АКТ подчинялись 400-тысячелетним циклам эксцентриситета орбиты Земли, что предположительно связано со модуляцией прецессии и изменениями в южнотихоокеанском струйном течении, связанном с колебаниями температуры в тропической части Тихого океана. Особое значение имеет устойчивое наблюдение корреляции слабого течения АКТ с южным сдвигом осадконакопления опала и снижением уровня углекислого газа в атмосфере в ледниковые периоды, которое впервые стало отчётливо заметным после средней плейстоценовой трансформации. Вокруг этого периода произошло кардинальное изменение климата на Земле: циклы оледенения перешли от периода 41 тысячи лет к примерно 100 тысячам лет, а амплитуда изменений значительно возросла.
Важным результатом исследований является то, что максимальная сила АКТ приходилась на периоды более тёплые, чем современный климат, в Плиоцене и в интергляциальные периоды Плейстоцена. Такая закономерность предлагает предположение об усилении этого мощного течения в условиях будущего глобального потепления, что согласуется с наблюдаемым в последнее время ускорением субантарктического течения вследствие антропогенного изменения климата. АКТ представляет собой систему ветрового и плотностного воздействия. Ветры западного переноса (южные западные ветры) играют ключевую роль в генерации и поддержании течения, вызывая характерное движение водных масс в поверхностном слое и способствуя возникновению эволюционных изменений на большой глубине океана. Активность турбулентных вихрей (эдди) также существенно влияет на маломасштабную и краткосрочную изменчивость.
Но динамика на протяжении столетий и тысячелетий определяется интегрированным эффектом ветрового и плотностного воздействия. Реконструкции скорости течения выполнялись через изучение свойств морских осадков, в частности, зернового состава мелких частиц – такого показателя, как сортируемый ил. Изменение среднего размера этих частиц коррелирует с изменением скорости морских потоков у дна, давая непрямое представление об изменениях мощности АКТ в прошлом. Дополнительно применение спектрометрии рентгеновского флуоресценса для измерения элементов, таких как цирконий и рубидий, усиливает надёжность этих оценок благодаря их корреляции с морфологией осадков. Особенностью климатической динамики АКТ является её региональная неоднородность.
В течение ледниковых периодов сила течения существенно снижалась по всему южному полюсу океана, хотя в разных секторах Южного океана этот эффект проявлялся с различной интенсивностью. В частности, столь же значительное уменьшение мощности было характерно для субантарктической зоны и зоны полярных фронтов, в то время как антарктическая зона демонстрировала менее выраженное снижение. Такие данные подчёркивают важность рассмотрения север-югных срезов течения для оценки его глобальных изменений. Связь между изменениями АКТ и ледниковыми циклами оказывает влияние и на углеродный цикл Земли. В периоды ослабления течения уменьшался выход глубоких вод на поверхность океана и снижался обмен углекислого газа между океаном и атмосферой, способствуя накоплению парниковых газов и, как следствие, влияя на климат.
Также отмечается связь между АКТ и положением родов сильного осадконакопления опала, что связано с изменениями биологической продуктивности и циркуляции питательных веществ в Южном океане. Опираясь на эти результаты, учёные делают вывод, что в будущем, при продолжающемся глобальном потеплении, мы можем ожидать усиления Антарктического циркумполярного течения. Такое усиление повлечёт за собой изменения в динамике переноса тепла в океане, геохимических циклах и, возможно, ускорит таяние морских ледниковых щитов, особенно чувствительных к изменению доступа тёплой воды с помощью течения. Именно поэтому понимание долгосрочной вариабельности АКТ важно не только для реконструкции прошлого климата, но и для прогнозирования будущих климатических изменений и возможных последствий для экосистем и глобальной устойчивости. Немаловажное значение имеет и выявленная связь изменения силы течения с орбитальными циклами Земли.
Варьирующиеся параметры орбиты влияют на солнечное излучение и, в конечном итоге, приводят к сложной цепи атмосферных и океанических изменений, воздействующих на АКТ. Циклы эксцентриситета орбиты с периодом около 400 тысяч лет оказывают заметное влияние на режим течения и климат Южного океана, подтверждая важность астрономических факторов в управлении климатической системой планеты. Исследования последних десятилетий благодаря развитию океанографии, геохимии и палеоклиматологии значительно расширили наше понимание такой сложной и динамичной системы, как Антарктическое циркумполярное течение. Они дают нам ключевые данные, необходимые для интеграции наблюдений прошлого с современными климатическими моделями и для более точного прогнозирования будущих изменений в одной из важнейших климатических систем Земли.
