Тропическая экспансия: ученые назвали главную причину расширения зон тропиков

29 сентября 2020 | 15:32

Тропическая экспансия (расширение зоны тропиков) вызвана нагревом субтропической зоны конвергенции. Он сместил в сторону полюсов меридиональные градиенты температур в средних широтах, а также связанные с ними штормовые траектории, субтропические высотные струйные течения и нисходящую ветвь циркуляции Хэдли. К таким выводам пришли ученые, проанализировав данные атмосферных наблюдений и проведя математическое моделирование с использованием 26 климатических моделей.

Статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Приблизительно последние 15 лет на Земле происходит тропическая экспансия: границы тропической и субтропической климатических зон смещаются в сторону более высоких широт. Это чревато значительными социальными и экологическими последствиями — увеличением площади пустынь, более широким распространением штормов и других стихийных бедствий. Точные причины расширения тропиков неизвестны. Ряд исследований связывает этот процесс с ростом антропогенных выбросов парниковых газов, снижением концентраций стратосферного озона и увеличением количества аэрозолей в атмосфере в целом. Однако моделирование чувствительности атмосферы показало, что вклад прямого теплового воздействия парниковых газов на экспансию тропиков невелик. Находятся и те, кто объясняет тенденции последних лет исключительно естественными климатическими колебаниями.

Ученые под руководством Ху Янга (Hu Yang) из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера изучали расширение зоны тропиков. Для этого они использовали данные наблюдений за меридиональными градиентами температур в средних широтах — MMTG (между 25 и 55 широтами обоих полушарий) из баз ERA5 и HadISST. Также проводили математическое моделирование на основе модели морского льда FESOM, модели общей циркуляции атмосферы ECHAM6 и 24 моделей фазы проекта CMIP5, включавших эксперименты piControl и 1pctCO2.

Оказалось, что MMTG и изменение ширины тропической зоны имеют схожие эволюции: более широкие тропики соответствуют сдвигу MMTG в сторону полюсов. Результаты моделирования с использованием моделей CMIP5 показали, что градиенты уменьшились в зоне между 25 и 40 широтами (то есть климат там стал отклоняться от умеренного в сторону слабо выраженной сезонности и перепадов температур), а между 40 и 55 широтами, напротив, усилились — климат стал более резким, чем был прежде.

Авторы исследования пришли к выводу, что радиационное воздействие парниковых газов привело к усиленному нагреву субтропической зоны конвергенции (особенно поверхностного слоя океана в этой области). Этот нагрев, в свою очередь, сместил к полюсам MMTG, связанные с ними штормовые траектории, субтропические высотные струйные течения и нисходящую ветвь циркуляции Хэдли (так называют элемент циркуляции атмосферы, который создает тропический климат восходящим движением воздуха над экватором и нисходящим — на границе с субтропиками). Комплекс этих последствий привел к тропической экспансии. Ученые отметили, что дальнейшее потепление климата будет все больше расширять зону тропиков, а субтропические фронты и основные океанические круговороты оттеснять в более высокие широты, особенно сильно этот процесс затронет южное полушарие.

Ранее ученые представили исследование, согласно которому южное полушарие Земли в будущем столкнется с более длительными и мощными засухами. По их оценкам, годовое количество осадков может снизиться на 30 процентов по сравнению с нынешним уровнем.