Дерзкие мысли о климате

Интересно рассмотреть, насколько же остывает или, правильнее сказать, какое количество энтальпии теряет замерзающий Северный Ледовитый океан за счет протекания подледной термохалинной конвекции. Не сложно обнаружить, что величина эта незначительна. Для этого достаточно установить наибольший возможный предел охлаждения подледной воды рассольными каплями. Так, если из ежегодно намерзающего снизу на 70 см многолетнего льда выделится за год весь рассол, средняя температура которого вероятно может быть не выше минус 4 °C, заместившись подледной водой или мигрирующей за ним сверху пресной, то с каплями в относительном выражении удалится лишь 1,1 кДж/см ² год. Такая величина оказывается сопоставимой, а часто и превышает фактически ранее определявшиеся величины потерь тепла водной массой под многолетним ледяным покровом Арктического бассейна. Свежие льды ежегодно намерзают на толщину в 2,5 ÷ 3 раза большую, чем многолетние. Тем же расчетом можно установить, что рассолы, выделившиеся из них, способны соответственно охладить подледную воду до 3,5 кДж/см ² за год.

Зная площади распространения тех и других льдов (6,5 млн. км ² и 2,35 млн. км², соответственно) можно грубо определить, что общая внутренняя потеря тепла Арктическим бассейном от выпадающих из льда холодных рассолов, то есть от термохалинной конвекции, составляет абсолютную величину около 14 × 10¹⁷ кДж/год, что с избытком компенсирует весь объём тепла, поступающего в него из смежных теплых океанов.

До сих пор подобные потери многие исследователи, не отвергая возможного существования термохалинной конвекции, почему-то целиком относили на возможную прямую (без фазового превращения у нижней поверхности льда) передачу тепла в атмосферу, путем кондуктивной теплопроводности через лёд, которой, как выясняется, здесь вовсе может не быть.

7.6. Где и сколько теряет тепла мировой океан?

Видимо к числу общепризнанных относится мнение, что достаточной гарантией от внезапных климатических катаклизмов на Земле является чрезвычайно большая тепловая инерция Мирового океана. Показанные выше механизмы сдерживания и даже полного исключения потерь тепла водной поверхностью при её замерзании может вселить ещё большую уверенность в том, что Мировой океан является надежной защитой от катастрофического выхолаживания внешних сфер Земли. Однако такое мнение может изменится, если обратить внимание на то, что у океаносферы под воздействием гравитационного массо- и теплообмена возникают реальные, но до поры скрытые механизмы для возбуждения весьма скоротечных трансформаций глобального климата, как в сторону его резкого похолодания, так и в сторону потепления.

Допустим, что на каком-то участке Мирового океана расход тепла в атмосферу, а через неё и в космическое пространство, оказывается настолько значительным, что для его восполнения вынужденно отвлекается тепло всей океаносферы, причем в количестве, не восстанавливаемом его приходом к ней. В силу этого будет происходить общее остывание всей массы Мирового океана. Это остывание может растянуться на тысячелетия и не обнаруживать себя никакими термическими явлениями на поверхности Земли, в силу того свойства воды, что по мере охлаждения она погружается на глубину. Когда же подобное охлаждение продолжится до полного остывания всей толщи Мирового океана до температуры ее замерзания и выхода остывших вод, по крайней мере на значительной площади океаносферы, на поверхность, то далее становится вполне вероятным уже скачкообразное замерзание (оледенение) океаносферы в высоких широтах. Если в наше время значительные акватории Норвежского, Гренландского и Баренцева морей не замерзают лишь потому, что подпитываются теплыми водами Мирового океана, то, очевидно, что они не смогут сопротивляться оледенению, если остынет основная масса водной оболочки Земли.

Таким образом, длительная количественная (эволюционная) форма изменений термики океаносферы с выходом холодных вод на поверхность может перерастать в скачкообразное качественное (революционное) преобразование термики всех внешних сфер Земли – в оледенение её наименее обеспечиваемых теплом акваторий в высоких широтах. С оледенением приполярных морей вступают в действие механизмы, стимулирующие разрастание оледенений (появление галоклина, увеличение альбедо, понижение уровня снеговой линии и т. д.), но вместе с этим утрачивают значимость некоторые причины, приводящие к необратимому охлаждению Мирового океана, поскольку море покрывается ледяным покровом, отчего исчезают очаги увеличенной потери тепла открытыми водами и так далее. Вследствие последнего океан снова начинает прогреваться с поверхности, увеличивается испарение и накопление снега, не успевающего стаивать на оледеневших пространствах приполярных областей, приводящие здесь к оледенению суши.