Антарктическое циркумполярное течение (АКЦ) — крупнейшая в мире океаническая система, охватывающая все три океанические бассейна вокруг Южного полюса. Его мощное и непрерывное движение оказывает решающее влияние на глобальный климат, циркуляцию океанов и стабильность ледяного покрова Антарктики. Новейшие исследования, опубликованные в 2024 году, проливают свет на историю изменений силы АКЦ за последние пять миллионов лет, демонстрируя как неожиданные тенденции, так и циклические колебания, связанные с глобальными климатическими процессами и орбитальными параметрами Земли. Это позволило углубить понимание того, как АКЦ реагирует на меняющиеся климатические факторы и какое влияние оказывает на климатическую систему планеты. История изменений АКЦ изучалась на основе анализа осадочных кернов, полученных в ходе Международной программы глубокого морского бурения (IODP) в Тихом океане вблизи Антарктики.
Учёные использовали сортируемые глины как прокси для оценки скорости и силы океанических потоков, коррелируя данные с элементным составом осадков и сопутствующими климатическими показателями, такими как содержание опала и углекислого газа в атмосфере. Эти многолетние записи позволяют реконструировать скорость АКЦ, выявляя периоды усиления и ослабления течения, а также смещения морских фронтов, что имеет значение для понимания роли Южного океана в циркуляции углерода и циркуляции воды на глобальном уровне. Невероятно важным открытием стало отсутствие линейной тенденции изменения силы АКЦ в течение всего периода исследования, несмотря на глобальное похолодание и рост объёма ледников в тот же отрезок времени. Вместо этого была идентифицирована двухфазная эволюция: начиная с Плиоцена, примерно пять миллионов лет назад, наблюдался период усиления течения, связанный с глобальным охлаждением, который сменился, примерно от трёх миллионов до полутора миллионов лет назад, снижением активности АКЦ на фоне дальнейшего похолодания. Этот поворот обусловлен масштабными перестройками в климатической системе Южного океана и связан с активизацией Северного полушария гляциализации (iNHG) — интенсивного начала ледниковых циклов в Северном полушарии.
Формирование и развитие южных широких ветров и меридиональных градиентов температуры играет ключевую роль в контроле над АКЦ. В то время как в раннем Плиоцене слабый антарктический ледяной покров и меньшие плотностные градиенты в океане определяли усиленную чувствительность течения к атмосферным воздействиям, позднее развитие морских фронтов и нарастание ледниковых масс изменили доминирующие механизмы. Рост льда в Западной Антарктике сопровождался снижением силы течения, несмотря на продолжающееся глобальное похолодание, что указывает на позиционные и динамические сдвиги в циркуляции атмосферы и океана. Уникальные записи показывают, что сила АКЦ проявляла значительные колебания с периодами примерно в 400 тысяч лет, которые, вероятно, связаны с изменениями эксцентриситета орбиты Земли — одного из основных факторов, регулирующих климатические циклы. Такие колебания, вероятно, воздействовали на атмосферные ветровые пояса и струйные течения над Южным океаном, влияя на интенсивность и расположение южных широтных ветров, а соответственно, и скорость циркумполярного течения.
Модельные и эмпирические данные демонстрируют, что эти глобальные и региональные взаимодействия менялись с течением времени под действием постепенных преобразований в тропической области Тихого океана и меняющейся монсунной активности в Азии. Изменения в силе АКЦ оказались тесно связаны с колебаниями уровня атмосферного СО2 и опалового осадконакопления в Южном океане. В периоды слабого течения наблюдалось снижение уровня углекислого газа и смещение запаха опала к экваториальным широтам, что свидетельствует об усилении океанской стратификации и ослаблении подводных течений, влияющих на биопродуктивность. Эта динамическая связь особенно ярко проявилась во время Среднеплейстоценового перехода (MPT), когда гляциалы стали более глубокими и длительными, а климатическая система планеты претерпела существенные изменения. Исследование также освещает влияние АКЦ на ледяной покров Антарктики, в частности на Западноантарктический ледяной щит.
Периоды ослабления течения воспроизводятся с расширением ледников и распространением морского льда, что подтверждается геологическими данными из региональных бурений. Усиление текущих потоков, напротив, связано с сокращением ледников и повышением температуры. Это позволяет предположить, что динамика АКЦ оказывает прямое влияние на процессы, поддерживающие или разрушающие льды Антарктики, через перенос тепла и массообмен с атмосферой и морскими теплыми массами. Особенно важны эти данные для прогнозирования будущих изменений в условиях глобального потепления, когда ускорение АКЦ может усилить отток тепла в полярные регионы и способствовать нестабильности ледяных щитов. Помимо широкомасштабных климатических изменений, изучение АКЦ выявляет региональные неоднородности в структуре и силе течения внутри циркумполярной системы.
Различные районы Южного океана демонстрируют разные реакции на цикл гляциалов и межгляциалов, что связано с интенсивностью и положением океанических фронтов, рельефом дна, а также с взаимодействиями между ветровыми потоками и океанскими депрессиями. Особенно разнообразное поведение было зафиксировано в районе пролива Дрейка, западном Тихом океане и в Индийском океане. Текущие наблюдения за изменением АКЦ под влиянием антропогенного воздействия показывают его ускорение, особенно в южных широтах Тихого океана, что гармонирует с выводами палеоисследований о том, что в теплые периоды прошлого АКЦ усиливался. Это имеет важные последствия для будущей модели климатических изменений, поскольку усиление циркумполярного течения может влиять на скорость переноса тепла, подкисление моря и поглощение углекислого газа океаном. Уникальность полученных данных и используемых методик заключается в детальной реконструкции длительных временных интервалов с высоким разрешением.
