Антарктическое циркумполярное течение (АКТ) является крупнейшей океанской системой на планете, охватывая все три главных океанических бассейна и играя ключевую роль в формировании мирового климатического баланса. В 2024 году международная команда исследователей под руководством Франка Лами представила самые полные на сегодняшний день результаты по вариабельности силы АКТ за пять миллионов лет, основанные на тщательном анализе океанических осадков в южной части Тихого океана. Эти открытия не только меняют традиционные взгляды на динамику АКТ в исторической перспективе, но и раскрывают важные связи с глобальными климатическими процессами и изменениями в Антарктике. Роль АКТ в глобальной океанской циркуляции и климате нельзя переоценить. Течение способствует циркуляции водных масс всех уровней от глубинных до поверхностных, связывает атмосферные процессы и морские экосистемы, участвует в углеродном цикле и воздействует на стабильность ледяного щита Антарктиды за счет распространения теплых вод к ее побережью.
Сложность и масштаб этого течения обуславливают разнообразие факторов, управляющих его силой, включая влияние ветра, плотностных градиентов и океанских вихрей или эдей. Важной особенностью исследования 2024 года стал отказ от упрощенной интерпретации ACC как системы с линейным трендом изменения силы под воздействием глобального похолодания. Напротив, учёные обнаружили, что за пять миллионов лет сила течения колебалась без выраженной прямой тенденции. В частности, данные показывают обратный тренд на миллионолетних масштабах: рост силы АКТ во время похолодания в Плиоцене сменился снижением во время последующего этапа похолодания в раннем плейстоцене. Этот поворот отражает существенную перестройку в физико-биологических процессах Южного океана, изменяющую чувствительность АКТ к атмосферным и океаническим форсирующим факторам.
Использование уникальных данных с международных станций бурения морских осадков позволило авторам выстроить хронологическую картину изменений силы АКТ. Главным прокси-индикатором скорости течений стали размеры сортируемой или подвижной пыли в донных отложениях, которые тесно связаны с силой подводного течения. Сопоставив высокоточные измерения химического состава осадков с данными о размерах частиц, исследователи реконструировали изменения скорости течения с субмиллионными и орбитальными ритмами. Сопоставление этих данных с климатическими параметрами, такими как содержание CO2 в атмосфере и температуры в Антарктике, выявило интересные корреляции. Во время ледниковых периодов наблюдалось значительное снижение силы АКТ, что, вероятно, связано с уменьшением ветрового стресса и изменениями в циркуляции глубинных вод.
Наоборот, в межледниковые эпохи течение усиливалось, достигая значений, превышающих современные, особенно в периоды теплых климатических интервалов, таких как межледниковый период MIS 11. Особое внимание исследователей привлекла залежность вариаций АКТ от орбитальных циклов Земли, в частности от 400-тысячелетних колебаний орбитальной эксцентриситета. Данная цикличность, взаимодействуя с процессами изменения тропической температуры и атмосферой тихоокеанской части южного ветерного пояса, может модулировать силу течения на масштабах сотен тысяч лет. Модельное и палеоклиматическое свидетельство подтверждает, что ортогональные атмосферно-океанические механизмы, включая влияние южных западных ветров и южнотихоокеанских струй, делают АКТ чувствительным к этим орбитальным колебаниям. Реконструкция пятимиллионной истории АКТ также раскрыла новую парадигму понимания взаимоотношений между крупномасштабными климатическими процессами.
Несмотря на общемировое потепление и усиление буферных потоков, рост и снижение силы антиарктического течения не всегда были синхронизированы с глобальными трендами температуры, что указывает на локальные климатические и океанические механизмы, формирующие его динамику. Ключевым событием кросс-экваториальной перестройки климата стала так называемая интернационализация интенсификации северного полушария оледенения (iNHG). Эта глобальная климатическая перестройка, сопровождающаяся ледниковым разрастанием и усилением морских системных градиентов Южного океана, совпадает с изменением тенденций силы АКТ и демонстрирует значимость комплексного анализа синхронных изменений ледниковых щитов, морской циркуляции и атмосферных условий. Связь между силой течения и состоянием ледяного щита Западной Антарктики подтверждена геологическими и моделированными данными. Периоды ослабления АКТ совпадали с расширением распространяющегося льда, в то время как интервалы усиленного течения ассоциировались с его ретроградной динамикой.
Такие взаимодействия указывают на комплексность процессов, где океанические круговороты оказывают воздействие на тепловой режим и стабильность ледников, что в свою очередь влияет на океаническую циркуляцию. Современное усиление АКТ, зафиксированное в последние десятилетия в связи с антропогенным потеплением, подтверждается историческим контекстом из палеоархива. Повышенная скорость течения в теплые периоды прошлого, обнаруженная в исследовании, указывает на возможность дальнейшего роста АКТ в условиях глобального изменения климата. Это может означать серьезные последствия для глобального углеродного цикла, распределения тепла и морских экосистем в будущем. Обширный геохимический, палеонтологический и физический анализ данных с различных точек проб позволяет выделить пространственные и временные вариации в составе и положении основных океанских фронтов, связанных с течением.
В совокупности эти процессы влияют на структурирование экосистем, биогеохимические циклы, а также на распространение питательных веществ в Южном океане. Понимание таких сложных связей имеет критическое значение для улучшения климатических моделей и прогнозов. Более точная реконструкция исторических изменений АКТ и их причин открывает новые горизонты для оценки воздействия будущих изменений климатической системы на океанские течения и ледяные покровы. В заключение, работа 2024 года представляет собой прорыв в изучении динамики Антарктического циркумполярного течения. Она демонстрирует, что изменения силы АКТ на протяжении миллионов лет были результатом взаимодействия множества факторов — от глобальных орбитальных циклов до региональных атмосферных процессов и изменений ледяного покрова.
Эти открытия усиливают понимание роли Южного океана в регулировании климата Земли и подчеркивают важность мониторинга современных изменений для прогнозирования будущих климатических сценариев.
