Даже слабый или умеренный Эль-Ниньо может спровоцировать холодные зимы в южных штатах США, а в нейтральные годы температура зимой выше обычной. Снижается и количество осадков. В годы Эль-Ниньо наблюдается меньший приток холодного воздуха из Арктики в Канаду и северные штаты США: в этом случае в этих районах становится не так холодно, но выше вероятность ливней.
Недавнее исследование показало, что Эль-Ниньо ответственен за 70 % засушливых лет на Аравийском полуострове, особенно на юге и юго-востоке. Ла-Нинью удалось в 38 % случаев связать с годами повышенного уровня осадков в этих районах. Также Эль-Ниньо связывают с более холодными и суровыми зимами на севере Европы: установлена его корреляция с внезапным потеплением в стратосфере, которое ослабляет обычно сильные атлантические струйные течения, отвечающие за более мягкую и влажную погоду в Великобритании и Северо-Западной Европе. Вместо него начинают преобладать восточные ветры, которые несут зимнюю стужу и повышают вероятность снегопадов и образования льда.
Эль-Ниньо обвиняют даже в увеличении частоты ураганов на северо-востоке Тихого океана и сокращении частоты тропических ураганов над Атлантикой. Это во многом связано с так называемым сдвигом ветра, при котором горизонтальные ветры на высоте изменяют вертикальную структуру ураганов. Таким образом, Эль-Ниньо можно считать причиной множества погодных явлений по всему миру, но его собственный феномен до сих пор изучен не до конца, так что в течение всего года за ним пристально следят, чтобы суметь предсказать плохую погоду в других частях земного шара.
Можно сказать, что в глобальном смысле Эль-Ниньо – Южная осцилляция оказывает влияние и на среднегодовую температуру планеты. Сильные проявления Эль-Ниньо связаны с потеплением Тихого океана, а это избыточное тепло поступает в атмосферу, что приводит к повышению среднегодовой температуры. Самые теплые годы за историю наблюдений соответствуют сильным проявлениям Эль-Ниньо. Наоборот, если в данный год проявлялась Ла-Нинья, при которой тихоокеанские воды холоднее обычного, велика вероятность, что средняя температура этого года относилась к наиболее холодным.
Глобальное потепление и эффект Альбедо
Альбедо – это способность поверхности отражать солнечный свет: 100 % – полное отражение, 0 % – абсолютно черная поверхность. Светлоокрашенные поверхности, такие как лед или снег, хорошо отражают солнечный свет, а следовательно, имеют высокое альбедо. Темные поверхности, например, зеленые поля, поглощают больше солнечного света, а отражают гораздо меньше. Часть поглощенного света впоследствии излучается обратно в виде инфракрасной энергии, или тепла, поэтому говорят, что у темных поверхностей альбедо меньше.
Криосфера – термин для обозначения регионов земного шара, покрытых снегом, льдом или замерзшей землей, так называемой вечной мерзлотой. Эти поверхности встречаются не только в высоких широтах, но и на большой высоте. Арктика зимой покрыта морским льдом, а Антарктида почти полностью закована в лед на протяжении большей части года. От внешнего края этих ледников периодически откалываются глыбы, которые уплывают в открытые воды и там со временем тают. Криосфера играет важнейшую роль в регулировании температуры Земли. В целом можно сказать, что безо льда поглощалось бы гораздо больше солнечного света, суша и море были бы значительно теплее, а уровень моря намного выше, что привело бы к серьезным последствиям.
Зимой озера замерзают, и снежный покров распространяется далеко на юг. Около 68 % всей пресной воды на Земле сосредоточенов форме льда. В процентах от всего количества воды (включая океаны и моря) это 1,7 %. Кажется, что это немного, но воздействие льда на климат на Земле огромно. Годовое распределение льда и снега не остается неизменным. В Северном полушарии максимальный снежный покров случается зимой, а в Южном полушарии в те же месяцы он минимален. Когда же в Южном полушарии наступает зима, лед и снег начинают распространяться на север от Южного полюса. В то же время морской лед в Северном полушарии весной и тем более летом начинает отступать к северу, к Полярному кругу. Конечно, это упрощенное толкование, из которого можно заключить, что теоретически баланс снега и льда в мире не очень заметно меняется в течение года. Однако здесь в игру вступают иные факторы, которые влияют на количество снега и льда в определенные времена года и могут снизить или повысить альбедо, что в итоге предопределяет температуру нашей планеты. Один из важнейших факторов, влияющих на криосферу – наступающее глобальное потепление, которое замедляет сезонный рост снежного и ледяного покрова и ускоряет таяние морского льда. Уменьшается из-за него и объем старого льда, который восполняется каждую зиму свежим снегом и тем самым поддерживает существование огромных ледников в Гренландии, Антарктиде и некоторых частях Исландии.
Хотя солнечное излучение не так значительно отличается от года к году (солнечный минимум наступает каждые 11 лет), реакция атмосферы на солнечный свет меняется в зависимости от таких факторов, как количество парниковых газов, крупные погодные явления вроде Эль-Ниньо и количество солнечного излучения, которое отражается в виде тепла по всему миру. Самый важный фактор здесь – температура воздуха и поверхности океана. Разумеется, данная область изучена еще недостаточно, особенно большое поле для исследования представляет убывание арктического морского льда. Многие климатологи считают, что Арктика полностью лишится льда уже в этом столетии. Теплые течения препятствуют образованию льда, а штормовые моря не способствуют ледоставу в осенние месяцы. Мы, возможно, подходим к точке невозврата. В целом более теплые, чем обычно, зимы оказывают негативное влияние на восстановление ледяного покрова за осенние и зимние месяцы. Вопрос в том, что мы будем делать без арктического морского льда?
Безо льда во многих регионах земного шара поверхность станет темнее, будет поглощаться больше солнечного света, который со временем будет возвращаться в атмосферу в виде тепла. Моря станут теплее, их уровень поднимется, штормовая погода станет более частым гостем. На границе между теплым и холодным фронтами образуются сильные ветры, например струйные течения, а также зоны низкого давления средних широт. Без таких температурных различий климат на северо-западе Европы был бы совершенно иным. Во многих отношениях воздействие глобального потепления остается неизвестным или непонятным.
Быстрое долгосрочное таяние льдов можно назвать процессом с «положительной обратной связью». Иными словами, изначальное неравновесие системы, такое как разогревание Арктики, может значительно усилиться – вплоть до той точки, после которой система уже не сможет вернуться в исходное состояние. В данном случае все просто: чем меньше льда, тем больше поглощается тепла, так что повышается температура окружающей среды, а это способствует таянию, а не замерзанию. Следующий шаг после формирования положительной обратной связи – это «точка невозврата», в которой состояние резко меняется, и наступает иное состояние: например, вымирание биологического вида означает полную невозможность вернуться в предыдущее состояние. Многие климатологи указывают на то, что таяние льдов на Земле должно пройти через такую точку невозврата; кое-кто утверждает даже, что она уже была достигнута.
Ледниками покрыто около 10 % поверхности Земли. Это замороженные массивы, на долю которых приходится около 75 % мировых запасов пресной воды. Ледники растут и отступают в разные времена года, а их объем восполняется благодаря снегу в зимние месяцы. Они никогда не остаются стабильными, им присущ собственный определенный ритм. Ледники существуют во многих частях земного шара – их можно встретить и на экваторе (на вершине Килиманджаро в Кении), и на шапках исландских вулканов. Равнинные ледники формируются и движутся вниз по течению, к открытой воде или фьордам. Как и морской лед, ледники играют важную роль в поддержании альбедо Земли. Сезонное таяние льда весной и летом необходимо многим уязвимым экосистемам, прежде всего горным биомам.
В апреле 2019 года научный журнал Nature опубликовал новое исследование 19000 ледников, в котором выяснилось, что в период с 1961 по 2016 год планета лишилась 10,6 триллионов тонн льда – этого было бы достаточно, чтобы покрыть все 48 материковых штатов США льдом толщиной 120 сантиметров. В статье утверждалось, что зафиксированный за это время подъем уровня моря на 30 % вызван таянием ледникового льда. В другом независимом исследовании, опубликованном в том же году в журнале The Cryosphere, говорилось, что в 18 из 19 ледовых районов Земли уровень льда уменьшается.
Варианты прогнозов, основанных на текущем и былом состоянии ледяного покрова, могут быть разными, но доказательств того, что в будущем льда не останется, все больше. Единственный лыжный курорт в Боливии, расположенный на хребте Чакалтая, закрылся в 2009 году: ледник за двадцать лет так сократился в объеме, что в итоге практически исчез. А когда утрачивается лед, мир теряет куда больше, чем просто лед.
Почему так важен стратосферный полярный вихрь?
Стратосфера – это следующий слой атмосферы, расположенный над тропосферой. В свою очередь, тропосфера – зона, где формируется погода, нижняя часть атмосферы, в которой воздух охлаждается по мере набора высоты. Нижняя часть стратосферы, напротив, очень холодная; с набором высоты ее температура как раз повышается. Частично это связано с наличием ультрафиолетового излучения и озонового слоя.
Стратосферный полярный вихрь – это очень быстрые ветры, которые отмечаются в стратосфере на высоте до 50 километров. Зимой эти ветры движутся против часовой стрелки вокруг Северного полюса (похожая система низкого давления образуется на той же высоте вокруг Южного полюса в Южном полушарии). Ветры набирают силу и обретают направление по мере того, как воздух охлаждается осенью и зимой. Стратосферный полярный вихрь образуется каждую зиму в результате значительных температурных градиентов, то есть различи