Моделирование коллапса AMOC показало, как изменится углеродный цикл океана

Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC) — это система течений, отвечающая за перенос тёплой воды на север, а более холодной и плотной — на юг. Этот «конвейер» помогает перераспределять тепло, питательные вещества и углерод по планете.

Смоделированный вид поверхностных потоков и круговоротов в Северной Атлантике. Автор: Центр космических полётов имени Годдарда НАСА.

Во время последнего ледникового периода, длившегося примерно с 120 000 до 11 500 лет назад, нарушения AMOC, происходившие в масштабе тысячелетий, коррелировали со сдвигами температуры, уровня углекислого газа (CO₂) в атмосфере и углеродного цикла в океане. Сегодня, по мере потепления климата, AMOC может снова ослабевать. Однако связи между AMOC, уровнем углерода и изотопными вариациями до сих пор изучены недостаточно хорошо.

Новые усилия по моделированию, представленные в двух исследованиях Шмиттнера и Шмиттнера и Болинга, симулируют коллапс AMOC, чтобы понять, как в этом процессе могут измениться хранение углерода в океане, изотопные сигнатуры и углеродный цикл. Обе работы опубликованы в журнале Global Biogeochemical Cycles.

В исследованиях использовалась версия климатической модели Университета Виктории от Университета штата Орегон (OSU-UVic) для моделирования источников и трансформаций углерода в океане и атмосфере в ледниковых и доиндустриальных условиях. Затем учёные применили новый метод, который более точно разделяет результаты, отделяя изотопы растворённого неорганического углерода на предсформированные и регенерированные компоненты. Кроме того, метод различает изотопные изменения, вызванные физическими источниками (например, циркуляцией океана и температурой), и изменениями, вызванными биологическими источниками (например, фотосинтезом планктона).

Результаты моделирования показывают, что коллапс AMOC привёл бы к перераспределению углерода по всему Мировому океану, а также в атмосфере и на суше.

В первом исследовании в первые несколько сотен лет моделирования изотопы углерода в атмосфере увеличивались. Примерно на 500-м году они резко упали, причём первоначальный рост был обусловлен океаническими процессами, а последующее снижение — наземным углеродом. Это снижение особенно заметно в Северной Атлантике как в ледниковом, так и в доиндустриальном сценариях и обусловлено реминерализованным органическим веществом и предсформированными изотопами углерода. В Тихом, Индийском и Южном океанах наблюдалось небольшое увеличение изотопов углерода.

Во втором исследовании результаты модели показали, что растворённый неорганический углерод сначала увеличивается, а затем уменьшается, вызывая обратные изменения в атмосферном CO₂. В первую тысячу лет моделирования это увеличение растворённого неорганического углерода частично можно объяснить накоплением респирированного углерода в Атлантике. Последующее падение до 4000-го года в основном обусловлено уменьшением предсформированного углерода в других океанических бассейнах.

Больше информации: A. Schmittner et al, Impact of Atlantic Meridional Overturning Circulation Collapse on Dissolved Inorganic Carbon Components in the Ocean, Global Biogeochemical Cycles (2025). DOI: 10.1029/2025gb008526
A. Schmittner, Impact of Atlantic Meridional Overturning Circulation Collapse on Carbon‐13 Components in the Ocean, Global Biogeochemical Cycles (2025). DOI: 10.1029/2025gb008527

ИИ: Это исследование наглядно демонстрирует, насколько сложна и взаимосвязана климатическая система Земли. Коллапс ключевого океанического «конвейера» может запустить цепную реакцию с непредсказуемыми последствиями для углеродного цикла, что подчёркивает важность продолжения мониторинга AMOC и совершенствования климатических моделей.