Море, що висихає, здатне саме створювати екстремальний клімат: вчені зробили відкриття

Вчені з’ясували, що скорочення водойми може саме спричиняти її нагрівання, запускаючи замкнений цикл. Дефіцит води призводить до вищої температури, а отже ще більшого випаровування.

Про це пише ScienceAlert із посиланням на дослідження в журналі Geophysical Research Letters.

Мертве море стрімко втрачає воду, а разом із цим нагрівається. Дослідники вважають, що частково ці процеси пов’язані між собою: зменшення об’єму води послаблює охолодження через випаровування, через що вода може ставати ще теплішою.

Мертве море, розташоване між Йорданією на сході та Ізраїлем і Західним берегом річки Йордан на заході, є надзвичайно солоним озером.

Очевидним поясненням його нагрівання могло б бути підвищення температури повітря. Однак нове дослідження, опубліковане в журналі Geophysical Research Letters, показує, що значну роль відіграють зміни всередині самої водойми.

Дослідники під керівництвом Еммануеля Гільєрма з Німецького дослідницького центру геонаук GFZ та Університету Бінгемтона у США створили модель, яка пов’язує втрату води, концентрацію солі та теплообмін.

Мертве море стало своєрідною природною лабораторією для перевірки цієї гіпотези. На зниження рівня води вплинуло, зокрема, перенаправлення людиною води, яка раніше надходила до озера.

У період від 1979 до 2019 року рівень Мертвого моря знизився приблизно на 34 метри. За цей же час глибокі шари води нагрілися на 2,8°C, а верхній шар — приблизно на 1,7°C.

Модель, яку відкалібрували за вимірюваннями 2012–2015 років, відтворила зафіксовану тенденцію потепління в 1979–2019 роках, а також сезонні зміни температури.

Чому втрата води призводить до нагрівання

Дослідники окремо змоделювали вплив температури повітря та падіння рівня води.

Згідно з розрахунками, до 2010-х років підвищення температури повітря пояснювало близько 1,3°C нагрівання глибоких вод, тоді як падіння рівня озера додало приблизно 1,5°C.

Зазвичай випаровування охолоджує воду: воно забирає тепло, подібно до того, як випаровування поту охолоджує людське тіло.

Однак розчинені солі змінюють цей процес. Вони зменшують здатність води випаровуватися за певної температури. Коли вода випаровується, а розсіл стає більш концентрованим, випаровувальне охолодження слабшає.

У результаті вода, що залишилася, може нагріватися ще сильніше. Якщо її температура стає вищою за температуру повітря, різниця температур може підтримувати випаровування навіть за дуже високої концентрації солі.

«Ця частина нагрівання води, таким чином, зумовлена перенаправленням води і додається до нагрівання води через антропогенне потепління повітря», — пояснив Гільєрм.

Тепло також переміщується в глибші шари. Влітку тепліша та солоніша вода опиняється над холоднішою і трохи менш солоною. Оскільки тепло поширюється швидше за сіль, потоки води можуть переносити тепло й сіль вниз — цей процес називають «сольовими пальцями».

Взимку додатковим механізмом перенесення тепла з атмосфери в глибокі шари стає перемішування води.

Що може статися з Мертвим морем до 2100 року

Дослідники також змоделювали майбутнє водойми за двох сценаріїв потепління. При цьому вони припустили, що весь приплив води припиниться, промисловий видобуток води буде зупинено, а озеро продовжить перемішуватися один раз на рік.

За таких умов до 2100 року рівень води може знизитися приблизно на 85 метрів, а температура води — зрости на 5–8°C залежно від обсягів викидів парникових газів.

Водночас автори зазначають, що такі розрахунки мають обмеження. Відсутність припливу води може завищувати прогнозоване падіння рівня та нагрівання, тоді як неврахування промислового видобутку, навпаки, може занижувати втрату води. Залишається також невизначеність щодо надходження підземних вод.

У довготривалих симуляціях зростання концентрації солі підтримувало нагрівання навіть після того, як задане дослідниками потепління повітря припинялося.

За словами Гільєрма, відновлення історичного припливу прісної води зупинило б падіння рівня Мертвого моря.

«Нагрівання через збільшення солоності припинилося б», — пояснив науковець.

Він також зазначив, що розбавлений поверхневий шар води ізолював би глибші шари від атмосферного потепління, хоча поверхня продовжувала б нагріватися.

Як це допомагає зрозуміти стародавні моря

Дослідники перевірили свою модель і на значно більшому басейні — східному Середземномор’ї, повністю відокремленому від океану. Вони змоделювали ситуацію, за якої поверхня води спочатку перебувала на 400 метрів нижче рівня моря, а розсіл уже був достатньо концентрованим для кристалізації кам’яної солі.

Приблизно за 8 тисяч років температура води в моделі зросла приблизно на 20°C, а рівень води впав на 2,5 км.

У міру зниження рівня поверхня водойми опинялася на нижчих висотах, де повітря було теплішим. На процес також впливали концентрація солі та зміни у водних шарах.

Модель показала, що навіть за відносної вологості повітря 65% могли формуватися добре розчинні калійвмісні солі.

Такі мінерали та незвичайно теплі давні розсоли часто розглядають як свідчення надзвичайно спекотного або сухого клімату в минулому. Однак нове моделювання показує, що ізоляція водойми та її поступове висихання могли призводити до таких результатів і за менш екстремального регіонального клімату.

Дослідники також звернули увагу на крихітні кишені розсолу, які залишаються всередині кристалів солі. Вони можуть зберігати інформацію про температуру води в минулому. Послідовні зміни температури в різних шарах соляних відкладень потенційно можуть допомогти встановити, наскільки сильно падала вода в стародавніх морях під час їхнього висихання.