От години климатичните модели прогнозират, че с нарастването на емисиите на парникови газове океанските води ще се затоплят. Но все пак в част от Тихия океан се случва точно обратното.

На запад от бреговете на Еквадор на хиляди километри, се е разпрострял огромен участък вода, който се охлажда през последните 30 години. Защо тази част от източната част на Тихия океан се противопоставя на прогнозите на климатолозите?

Добре дошли в мистерията на "студения език".

Това не е просто научна загадка. Педро ДиНезио (Pedro DiNezio) от Университета на Колорадо Боулдър го нарича "най-важният въпрос без отговор в науката за климата".

Проблемът е, че неяснотата защо се случва това охлаждане означава, че също така не може да се разбере кога ще спре или дали внезапно ще премине към затопляне.

Това има глобални последици. Бъдещето на студения език може да определи дали Калифорния ще бъде обхваната от постоянна суша или Австралия от все по-смъртоносни горски пожари.

Това влияе върху интензивността на сезона на мусоните в Индия и вероятността за глад в Африканския рог. Може дори да промени степента на изменението на климата в световен мащаб, променяйки колко чувствителна е атмосферата на Земята към нарастващите емисии на парникови газове.

Като се има предвид всичко това, не е изненадващо, че климатолозите се опитват да разберат какво се случва час по-скоро. Като всяка добра мистерия, това е устория за интриги, бъркотии и конкуриращи се теории. Все още не е изяснена докрай. Но самото признаване на съществуването ѝ ще помогне да се планират възможните промени. И като се разплете случая, ще може да се избистрят последните подробности за нашето климатично бъдеще.

Тихият океан е идеалното място за тайни. Това е най-големият и най-дълбокият океан на Земята – толкова огромен, че покрива по-голяма повърхност от цялата суша взета заедно. Да се ​​разбере как ще реагира на нарастващите нива на парникови газове в атмосферата е огромно предизвикателство. Това до голяма степен е така, защото има големи естествени вариации в климата на тропическия Пасифик, които влияят на времето по света.

ТИХООКЕАНСКО ОХЛАЖДАНЕ

Например на всеки три до пет години Тихият океан се обръща от условията на Ла Ниня, когато температурите на повърхностните води в неговия екваториален регион са относително ниски, към условията на Ел Ниньо, когато тези води стават по-топли от средните. Този цикъл, известен като Ел Ниньо-Южна осцилация или ENSO (El Niño-Southern Oscillation), е причинен от промените във ветровете, духащи през океана, и движението на водата между по-хладните дълбочини и по-топлата повърхност.

Освен това има Тихоокеанско декадно колебание или осцилация (PDO - pacific decadal oscillation) - рязка промяна в температурата на повърхността в северната част на Тихия океан.

PDO се различава значително от ENSO: събитията на PDO са продължили 20 до 30 години през 20-ти век, докато събитията ENSO са с продължителност само 6 до 18 месеца. От друга страна, PDO събития се забелязват в северния тихоокеански регион на Америка, с по-слаб ефект в тропическите региони. При ENSO обаче ситуацията е точно обратната.

Точната причина за Тихоокеанското декадно колебание е неясна, но ефектите му се отразяват на ENSO.

Това изображение показва аномалията на температурата на морската повърхност в Тихия океан от 14-21 април 2008 г. Аномалията сравнява последните температури, измерени от сателита Aqua на НАСА със средната стойност от събраните данни от сателитите Pathfinder на NOAA от 1985–1997 г. Местата, където Тихият океан е бил по-хладен от нормалното, са сини, местата, където температурите са били средни, са бели, а местата, където океанът е бил по-топъл от нормалното, са червени. Аномалията с хладна вода в центъра на изображението показва дълготрайния ефект на едногодишната Ла Ниня. Въпреки това, много по-широката зона на по-хладна от средната вода край бреговете на Северна Америка от Аляска до екватора е класическа характеристика на хладната фаза на тихоокеанското декадно колебание (PDO). Хладните води се увиват във формата на подкова около ядро ​​от вода, която е по-топла от средното. (В топлата фаза моделът е обратен). За разлика от Ел Ниньо и Ла Ниня, които могат да се появят на всеки 3 до 7 години и да продължат от 6 до 18 месеца, PDO може да остане в същата фаза от 20 до 30 години. Промяната в PDO може да има значителни последици за глобалния климат, засягайки активността на ураганите в Тихия и Атлантическия океан, сушите и наводненията около тихоокеанския басейн, производителността на морските екосистеми и моделите на глобалната температура на сушата. Кредит: NASA, Jesse Allen, AMSR-E data processed and provided by Chelle Gentemann and Frank Wentz, Remote Sensing Systems

Тези промени затрудняват разкриването на дългосрочни тенденции. Така че, когато изследователите за първи път забелязват студения език през 90-те години, те го отдават на изключителната – но естествена – променливост на региона.

Ричард Сийгър (Richard Seager) от Колумбийския университет в Ню Йорк е един от първите, оспорили това мнение. През 1997 г. той е съавтор на доклад, в който предупреждава, че екваториалната част на Тихия океан се охлажда, тенденция, която не се наблюдава в климатичните модели. Оттогава данните за температурите на морската повърхност потвърждават подозренията на Сийгър. Източният Тихи океан (близо до Америка) винаги е бил средно по-хладен от западната част на океана (близо до Азия) с 5°C или 6°C, но между 1980 г. и 2019 г. тази температурна разлика се е увеличила с около 0,5°C.

ПОДВЕЖДАЩИ КЛИМАТИЧНИ МОДЕЛИ

Днес нарастващ брой учени споделят съмненията на Сийгър, че студеният език може да се обясни с естествена променливост. Ако климатичните модели не отразяват студения език, тогава те са сериозно подвеждащи.

"Има за какво да се тревожим и трябва да разберем какво е то", отбелязва Айла Симпсън (Isla Simpson) от Националния център за атмосферни изследвания на САЩ.

Това наистина има значение, защото има огромни последици за бъдещето на климата. Затоплящите се води в западната част на Тихия океан и охлаждащите води в източната част водят до по-ниско разположени облаци над огромни участъци от източната част на Тихия океан.

"По-интензивните облаци означават повече отразена слънчева светлина", обяснява Дейвид Батисти (David Battisti) от Вашингтонския университет в Сиатъл.

Това от своя страна означава по-малко топлина, навлизаща в земната атмосфера и оставаща в капан в резултат на парниковите газове. С други думи, охлаждането на източната част на Тихия океан забавя скоростта на глобалното затопляне.

Ако настоящата тенденция продължи, студеният език може да намали нивото на прогнозираното глобално затопляне с цели 30% в сравнение с прогнозите от климатичните модели. Това е разликата между повишаването на средните глобални температури с още 1,3°C до края на века или с още 1,9°C.

Най-важното е, че същият обем емисии на парникови газове навлизат в атмосферата и при двата сценария. Това обаче също така означава, че основното състояние на климата ще бъде по-подобно на Ла Ниня, увеличавайки риска от суши в Африканския рог и югозападната част на САЩ.

От друга страна, ако климатичните модели са правилни и източната част на Тихия океан се затопли, скоростта на глобалното затопляне ще бъде по-висока и ще има различни регионални въздействия.

Базовото състояние на климата ще бъде по-скоро като Ел Ниньо, което ще увеличи избелването на кораловите рифове, ще направи Амазонка по-гореща и по-суха, ще доведе до повече суши в Австралия и Индонезия и ще доведе до фатални горещи вълни в Индия, тъй като дъждовният сезон ще отслабне. Междувременно части от Северна и Южна Америка ще претърпят повече бури, като проливните дъждове ще доведат до опустошителни наводнения и свлачища в страни като Перу и Еквадор.

За какво бъдеще трябва да се подготвим? Ако охлаждането в източната част на Тихия океан продължи, това ще има "големи последици за регионалните климатични прогнози", коментира Малте Стюкър (Malte Stuecker) от Хавайския университет в Маноа.

Но в момента политиците и индустрията получават прогнози за изменението на климата най-вече въз основа на модели, които показват затопляне на източната част на Тихия океан.

За да се предвиди какво ще се случи след това, първо трябва да се разбере какво се случва сега.

Ето защо някои от най-добрите експерти по климата се надпреварват да открият защо наблюденията в реалния свят са в такова противоречие с техните климатични модели. Има достатъчно конкурентни идеи.

ТОПЯЩИ СЕ ЛЕДНИЦИ

Някои смятат, че отговорът може да се крие в студените морета на Южния океан около Антарктика. Тези води, както и в източната част на Тихия океан, са сред малкото места, където температурите на морската повърхност са се понижили през последните десетилетия.

Един вероятен двигател е топенето на антарктическите ледници с повишаването на глобалните температури. Друга възможност е, че изтъняването на озона и нарастващите емисии на парникови газове усилват ветровете в региона, тласкайки студен въздух от Антарктика към повърхностните води на Южния океан.

Каквото и да причинява охлаждането там, Батисти и други учени предполагат, че това има косвен ефект в тропическия Пасифик. Климатичните модели не винаги включват разтопената вода на Антарктика в своите изчисления и имат проблеми с правилното отразяване на промените в температурите на водата, ветровете и теченията в Южния океан. Въпреки това, Юе Дун (Yue Dong) от Колумбийския университет показа, че когато тези грешки бъдат коригирани, климатичните модели наистина започват да показват охлаждане в тропическия Пасифик. В резултат на това "прогнозите за затопляне в близко бъдеще от настоящите глобални климатични модели може да са надценени", предполага работата.

Друго възможно обяснение за студения език е, че изменението на климата променя в Тихия океан ветровете и възходящите течения, наречени апвелинг (upwelling) – процесът, при който по-студена вода от дълбокия океан се издига към повърхността.

Както вече беше отбелязано, западната част на Тихия океан е естествено по-топла от източната. Това се дължи отчасти на издигането на студена вода в източната част на Тихия океан, което поддържа температурите на повърхността там по-ниски. С напредването на климатичните промени това ще се засилва, казва Алексей Федоров (Alexey Fedorov) от Йейлския университет.

"Когато се увеличи концентрацията на въглероден диоксид, радиационните ефекти [от слънчевата светлина] са по-ефективни на запад, защото няма модериращ ефект от студената вода, излизаща на повърхността."

Докато този по-топъл въздух над западната част на Тихия океан се разширява, той се издига и по-тежък, по-хладен въздух се втурва да го замени, така че преобладаващите ветрове (известни като пасати) духат по-силно от изток на запад. Това усилва издигането на хладна вода в източната част на Тихия океан, стимулирайки допълнително регионално охлаждане. Но този ефект рядко се взема предвид.

"Има някои постоянни отклонения в климатичните модели, които им пречат да възпроизведат напълно този механизъм", коментира Федоров.

Най-вероятно е да има комбинация от тези механизми – като естествената вариация също е допринасящ фактор. За да разгадаем мистерията, се нуждаем от по-интелигентни климатични модели, които са по-добри в симулирането на всичко - от облачната покривка до океанските течения, ветровете и топящите се ледници.

Педро ДиНезио е пионер в това ново поколение модели, използващи суперкомпютри. Ранните експерименти са дали обещаващи резултати, генерирайки температурни тенденции в Тихия океан, които по-точно съответстват на наблюдаваните. Но управлението на моделите е скъпо и енергоемко, докато достъпът до суперкомпютри е ограничен.

Откриването къде моделите грешат обаче е само първата стъпка в разрешаването на мистерията на студения език. В крайна сметка това, което всеки иска да знае, е дали тенденцията за охлаждане е временна или постоянна.

Някои изследователи обаче смятат, че климатичните модели ще се окажат верни в дългосрочен план – че основната физика на изпомпване на огромни обеми парникови газове в атмосферата означава, че източната част на Тихия океан в крайна сметка ще се "преобърне" обратно към състояние на затопляне.

Кога може да се случи това обръщане е друг въпрос: някои казват, че може да е след 20 години, други - по-близо до 100.

Охлаждане, а не затопляне. Между 1980 г. и 2022 г. температурите на морската повърхност се повишиха с повече от средното покачване на температурата на Земята. Но район на Тихия океан, простиращ се от източното крайбрежие на Южна Америка, се охлажда, което противоречи на прогнозите на климатичните модели. Това е т. нар. "студен език". Кредит: New Scientist

"Има повече механизми, сочещи към затопляне, подобно на Ел Ниньо, в  далечно бъдеще", смята Сара Кан (Sarah Kang) от Национален институт за наука и технологии Улсан в Южна Корея.

Ако това се случи, трябва да знаем как ще се отрази на глобалното затопляне като цяло. Настоящото събитие Ел Ниньо, което вероятно ще достигне своя връх по-късно тази година, предлага възможност да се проучи този въпрос.

Тъй като Тихият океан се затопля по време на тази фаза на ENSO, облачната покривка над него ще се измести географски - и учените по климата ще наблюдават отблизо.

"Можем да видим как облаците реагират на събитие Ел Ниньо и това може да ни даде известна представа как облаците ще реагират при тези дългосрочни промени", разказва Стюкър, който е част от международна работна група, създадена тази година за изучаване на студения език.

Това от своя страна ще каже на изследователите повече за връзката между тихоокеанската облачна покривка и очакваните нива на атмосферно затопляне.

Всеки преход към тенденция на затопляне в източната част на Тихия океан би бил глобално разрушителен, особено ако ни изненада.

Плановете за устойчивост на климата, обхващащи всичко от сигурността на водата до селското стопанство, могат да остареят почти за една нощ, оставяйки народите да се борят да възстановят инфраструктурата и икономиките си.

"Ако не можем да предвидим кога това ще се случи, тогава  големите промени в регионалните климатични ефекти ще ни изненадат и няма да сме готови", коментира Робърт Уилс (Robert Wills) от Швейцарският Федерален технологичен институт в Цюрих.

Въпреки всичко това, разрешаването на загадката на студения език не е свързано с доказване, че климатичните модели са погрешни, сами по себе си. По големите въпроси, от глобалните средни температури на повърхността до топенето на арктическия лед, те са били изключително точни.

Когато предупреждават, че ни очаква по-топло и екстремно бъдеще, можем да им се доверим, климатичните модели не грешат.

По-скоро студеният език е последното голямо парче от пъзела. Ако се наместт, ще може да се изгради по-точна картина за това как ще се промени животът в един затоплящ се свят – и как най-добре да се подготвим за това бъдеще.

Something strange is happening in the Pacific and we must find out why, New Scientist