Dwa oceany współdziałały przez setki lat. Ziemia właśnie traci kluczowy mechanizm obronny

Przez setki lat tropikalny Pacyfik i Ocean Indyjski zachowywały się trochę jak dwie części jednego wielkiego mechanizmu. Zmiany na Pacyfiku uruchamiały reakcję po drugiej stronie Azji, a temperatury i układy wiatrów w obu basenach zwykle poruszały się w przewidywalnym rytmie. Naukowcy odtworzyli tę zależność aż do początku XVII w. i odkryli, że współczesne ocieplenie zaczyna rozrywać układ, który przez większość ostatnich 400 lat był zaskakująco stabilny.

Najłatwiej zobaczyć tę zależność podczas El Niño. Kiedy tropikalny Pacyfik przechodzi w warunki przypominające El Niño, słabnie tzw. cyrkulacja Walkera, czyli gigantyczny układ wznoszącego i opadającego powietrza rozciągnięty nad równikiem. Zmiany nie zatrzymują się na Pacyfiku. Atmosfera przekazuje impuls dalej na zachód. Kilka miesięcy później reaguje Ocean Indyjski.

Jednym z efektów jest tzw. Indian Ocean Basin Mode, czyli zmiana temperatury obejmująca praktycznie cały tropikalny Ocean Indyjski. W klasycznym układzie osłabienie pacyficznej cyrkulacji wiązało się z późniejszym ogrzaniem wód Oceanu Indyjskiego. Podobnie skorelowane były zmiany w cyrkulacji atmosferycznej nad samym Oceanem Indyjskim.

Nie chodzi więc o to, że woda przepływa bezpośrednio z jednego oceanu do drugiego i narzuca mu temperaturę. Połączenie działa głównie przez atmosferę. Zmiana w jednym basenie przebudowuje wiatry, transport ciepła i opady, a drugi odpowiada.

To właśnie dlatego zachowanie tropikalnego Pacyfiku ma znaczenie daleko poza samym oceanem. El Niño i La Niña potrafią przesuwać strefy opadów, zmieniać monsuny i wpływać na pogodę na kilku kontynentach.

Problem w badaniu takich relacji jest tak naprawdę banalny: dobre pomiary temperatury powierzchni oceanów mamy tylko z niewielkiego fragmentu całej historii. Dlatego zespół kierowany przez Shawna Wanga z Woods Hole Oceanographic Institution sięgnął przede wszystkim po naturalne archiwa klimatyczne. Wykorzystano 35 zapisów koralowych, trzy serie słojów drzew i jeden zapis izotopowy ze stalagmitu.

Łącznie pozwoliło to zrekonstruować zmiany klimatyczne w tropikalnym Pacyfiku i Oceanie Indyjskim od 1631 do 1990 r. z roczną rozdzielczością. Szczególnie przydatne są tu paradoksalnie koralowce. Skład chemiczny ich szkieletów zmienia się wraz z temperaturą i właściwościami wody, więc kolejne warstwy wzrostu zachowują zapis dawnych warunków oceanu. Podobną rolę na lądzie pełnią słoje drzew, a w jaskiniach narastające przez dziesięciolecia stalagmity.

Po zestawieniu tych danych pojawił się bardzo wyraźny obraz: przez większość badanego okresu zmiany na Pacyfiku i Oceanie Indyjskim pozostawały ze sobą mocno powiązane. Aż do momentu, w którym do gry weszły wulkany.

Pomiędzy około 1810 a 1850 r. zależność zaczęła wyglądać inaczej. Cyrkulacja pacyficzna była wtedy wyjątkowo słaba, ale zamiast typowej reakcji Ocean Indyjski pozostawał chłodny. Jego własna cyrkulacja atmosferyczna również zachowywała się inaczej, niż wynikałoby to z tego, co działo się na Pacyfiku. Okres ten zbiegł się z co najmniej czterema wielkimi tropikalnymi erupcjami wulkanicznymi, z których każda wyrzuciła do stratosfery więcej siarki niż Pinatubo w 1991 r. Wśród nich znajdowała się erupcja Tambory z 1815 r., jedna z najpotężniejszych w udokumentowanej historii.

Ogromna ilość aerozoli siarczanowych trafiających wysoko do atmosfery ogranicza dopływ promieniowania słonecznego i chłodzi powierzchnię planety. Ocean Indyjski reagował wtedy bezpośrednio na to wymuszenie, zamiast podążać za normalnym sygnałem z Pacyfiku. Modele klimatyczne obejmujące ostatnie 1000 lat odtworzyły podobny efekt. Po największych erupcjach Pacyfik i Ocean Indyjski zaczynały na pewien czas zachowywać się bardziej niezależnie.

Od połowy XX w., a szczególnie od lat 80., Ocean Indyjski coraz słabiej reaguje na to, co dzieje się na Pacyfiku. Jego wody systematycznie się ogrzewają nawet wtedy, gdy klasyczna zależność między oboma basenami wskazywałaby na inny kierunek zmian.

Badacze zestawili współczesny okres z rekonstrukcjami i symulacjami obejmującymi całe ostatnie tysiąclecie. Wynik jest mocny, bo okazuje się, że dzisiejsza relacja pomiędzy pacyficzną cyrkulacją Walkera a temperaturą całego Oceanu Indyjskiego wygląda wyjątkowo na tle porównywalnych okresów z ostatnich 1000 lat, także tych z bardzo silną aktywnością wulkaniczną. Różnica polega przede wszystkim na źródle wymuszenia.

W XIX w. ogromne erupcje gwałtownie odbierały Ziemi część energii słonecznej i przez pewien czas zmieniały zachowanie oceanów. Dziś działa coś odwrotnego. Gazy cieplarniane zwiększają ilość energii zatrzymywanej w systemie klimatycznym, a Ocean Indyjski pochłania ogromną część dodatkowego ciepła. Jak ujęła to współautorka badania Caroline Ummenhofer, antropogeniczne ocieplenie zaczyna po prostu przeważać nad naturalnym wpływem Pacyfiku na Ocean Indyjski.

Nie oznacza to, że więź między oceanami właśnie całkowicie zniknęła. El Niño nadal oddziałuje na Ocean Indyjski, a atmosferyczne połączenia pomiędzy basenami wciąż działają. Badanie pokazuje natomiast, że jedna z fundamentalnych zależności staje się słabsza, bo długoterminowe ogrzewanie Oceanu Indyjskiego jest coraz mocniejszym sygnałem.

Stabilne relacje pomiędzy basenami pozwalają prognozować, co może wydarzyć się kilka miesięcy później. Jeśli wiemy, że określony stan Pacyfiku zwykle uruchamia konkretną reakcję Oceanu Indyjskiego, możemy lepiej przewidywać opady i temperaturę w Afryce Wschodniej, Azji Południowej czy Australii. Jeżeli ta zależność się zmienia, to stare reguły zaczynają działać gorzej.

Zobacz także:

Już wcześniej naukowcy zauważyli, że zachowanie samego Pacyfiku jest jednym z największych źródeł niepewności w prognozowaniu przyszłego klimatu. Teraz dochodzi kolejny problem: nawet gdy dobrze odczytamy sygnał z Pacyfiku, Ocean Indyjski nie musi odpowiadać tak samo jak przez poprzednie stulecia.

*Źródło zdjęcia wprowadzającego: VR_Studio, Getty Images, Canva Pro