Приблизительно последние 15 лет на Земле происходит тропическая экспансия: границы тропической и субтропической климатических зон смещаются в сторону более высоких широт. Это чревато значительными социальными и экологическими последствиями — увеличением площади пустынь, более широким распространением штормов и других стихийных бедствий. Точные причины расширения тропиков неизвестны. Ряд исследований связывает этот процесс с ростом антропогенных выбросов парниковых газов, снижениемконцентраций стратосферного озона и увеличением количества аэрозолей в атмосфере в целом. Однако моделирование чувствительности атмосферы показало, что вклад прямого теплового воздействия парниковых газов на экспансию тропиков невелик. Находятся и те, кто объясняет тенденции последних лет исключительно естественными климатическими колебаниями.

Ученые под руководством Ху Янга (Hu Yang) из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера изучали расширение зоны тропиков. Для этого они использовали данные наблюдений за меридиональными градиентами температур в средних широтах — MMTG (между 25 и 55 широтами обоих полушарий) из баз ERA5 и HadISST. Также проводили математическое моделирование на основе модели морского льда FESOM, модели общей циркуляции атмосферы ECHAM6 и 24 моделей фазы проекта CMIP5, включавших эксперименты piControl и 1pctCO2.

Оказалось, что MMTG и изменение ширины тропической зоны имеют схожие эволюции: более широкие тропики соответствуют сдвигу MMTG в сторону полюсов. Результаты моделирования с использованием моделей CMIP5 показали, что градиенты уменьшились в зоне между 25 и 40 широтами (то есть климат там стал отклоняться от умеренного в сторону слабо выраженной сезонности и перепадов температур), а между 40 и 55 широтами, напротив, усилились — климат стал более резким, чем был прежде.

Авторы исследования пришли к выводу, что радиационное воздействие парниковых газов привело к усиленному нагреву субтропической зоны конвергенции (особенно поверхностного слоя океана в этой области). Этот нагрев, в свою очередь, сместил к полюсам MMTG, связанные с ними штормовые траектории, субтропические высотные струйные течения и нисходящую ветвь циркуляции Хэдли (так называют элемент циркуляции атмосферы, который создает тропический климат восходящим движением воздуха над экватором и нисходящим — на границе с субтропиками). Комплекс этих последствий привел к тропической экспансии. Ученые отметили, что дальнейшее потепление климата будет все больше расширять зону тропиков, а субтропические фронты и основные океанические круговороты оттеснять в более высокие широты, особенно сильно этот процесс затронет южное полушарие.

Глобальное изменение климата имеет опасные последствия помимо тропической экспансии — аномальную жару и лесные пожары в Сибири, снижение биоразнообразия в тропических лесах и массовая гибель моллюсков, морских и пресноводных рыб. Для борьбы с последствиями изменения климата и поэтапного снижения антропогенных выбросов парниковых газов страны мира приняли в 2015 году Парижское соглашение в области климата, но недавно ученые усомнились в реальности достижения его целей в ближайшие пять лет.

Фото: Hu Yang et al. / ournal of Geophysical Research: Atmospheres, 2020.