Где-то в штормовых водах у берегов Гренландии ярко-желтый роботизированный зонд, известный как поплавок Argo, бесшумно погружается под волны.
Он примерно с человека ростом, имеет прочный металлический корпус и множество датчиков внутри.
Этот поплавок является частью глобальных усилий по разгадке одной из величайших тайн океана: как его скрытые движения помогают формировать климат над ним.
На нем нет экипажа, никем не управляется. Вместо этого он дрейфует с течениями, измеряя температуру, соленость воды и давление, перемещаясь в толще воды.
Когда он всплывает, он ненадолго показывается на поверхности и отправляет собранные данные домой через спутник. Затем все повторяется снова. Погружение, дрейф, измерение, всплытие, передача. Вопрос, который эти поплавки помогают исследовать, является одним из важнейших — и наиболее спорных — в климатологии: не начинает ли меняться одна из великих систем океанических течений мира.
Она называется Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция, или AMOC — огромная система течений, идущих с севера на юг, которая переносит теплую поверхностную воду к Арктике и возвращает более холодную воду за тысячи миль на юг через глубины океана.
Но ученые говорят, что AMOC находится под давлением. Большинство согласно с тем, что она, вероятно, ослабнет по мере потепления планеты. Правительство Великобритании заявило, что, как «ключевой компонент климатической системы Земли», AMOC вносит вклад в долгосрочные климатические риски Великобритании.
Разногласия касаются того, насколько сильно и как быстро может измениться течение, что это будет означать для погоды и, что самое важное, могут ли начать меняться известные нам сегодня времена года.
Течение под давлением
Этот вопрос важен, потому что AMOC является частью огромной системы переноса тепла, которая влияет на климат далеко за пределами Атлантики. Но для Великобритании и северо-западной Европы ее влияние гораздо ближе: она помогает формировать климат, в котором мы живем, и погоду, которую мы получаем.
Тропики получают от солнца гораздо больше энергии, чем полюса. Этот дисбаланс приводит в движение и воздух, и океан. Ветры, штормы, осадки и течения — все это, по-разному, попытки планеты выровнять эту разницу.
Великобритания находится в центре этого обмена. Тепло, выделяемое Атлантикой, поступает в воздух над ней, способствуя возникновению штормов, направляя ветры и влияя на барические системы, которые достигают северо-западной Европы. Итак, если океан изменится, погода тоже может измениться.
Это включает в себя возможность, которая может показаться абсурдной в warming world: изменения в Атлантике могут привести к более экстремальным колебаниям погоды в Великобритании, включая более холодные зимы, даже при том, что средние глобальные температуры продолжат расти.
AMOC включает Гольфстрим и помогает объяснить, почему Британия и северо-западная Европа более мягкие, чем можно было бы предположить, исходя из их широты. Ее масштаб трудно осознать. Она переносит на север около одного петаватта тепла — примерно в 50 раз больше всей энергии, используемой человечеством.
Некоторые исследователи говорят, что предупреждающие знаки уже видны: странное пятно похолодания в Северной Атлантике и изменения солености воды.
Они указывают на недавние исследования, предполагающие, что циркуляция может быть менее стабильной, чем считалось ранее — что повышает вероятность того, что она может резко ослабнуть или даже перейти в другое состояние. В самом крайнем сценарии некоторые ученые предупреждают, что она может «коллапсировать».
Другие призывают к осторожности. Они говорят, что ослабление — это не то же самое, что коллапс, и что данные могут указывать на более медленный спад или реорганизацию, а не на внезапную остановку.
Но если AMOC значительно ослабнет, это может сместить траектории штормов, изменить режим осадков и сделать зимы более нестабильными.
Сильное ослабление или коллапс может пойти еще дальше, принеся более холодные и сухие зимы в Великобританию и северо-западную Европу, даже несмотря на то, что планета в целом продолжает нагреваться.
И последствия не ограничатся Атлантикой. AMOC помогает формировать режимы осадков и температуры далеко за пределами Европы.
Крупный сдвиг может повлиять на западноафриканский муссон, тропические пояса дождей и количество осадков над Амазонией. Это не абстрактные изменения на карте: они могут повлиять на урожаи, запасы воды и средства к существованию сотен миллионов людей.
Вот почему ученые так пристально наблюдают за океаном.
Предупреждение из истории
Поплавки — лишь часть усилий. Спутники, заякоренные массивы датчиков и исследовательские суда также собирают данные о современном океане.
Другие подсказки гораздо старше. Они находятся в иле, раковинах, льду и камнях — фрагменты свидетельств из времени, когда Атлантика, по-видимому, изменилась с поразительной скоростью.
Новое исследование, проведенное, например, Университетским колледжем Лондона (UCL), заглянуло почти на 13 000 лет назад, во времена позднего дриаса — внезапного возврата похолодания, прервавшего потепление после последнего ледникового периода.
Похолодание, по-видимому, установилось всего за несколько десятилетий. Британия и части Северной Европы были отброшены к более холодным и суровым условиям более чем на тысячу лет. В Шотландии ледники снова наступали в некоторых частях высокогорий.
Для небольших групп охотников-собирателей, живших тогда в Британии, это был бы катастрофический переворот — вынуждающий их адаптироваться или отступать, поскольку холод возвращался, а окружающие их ландшафты менялись.
Но для ученых, изучающих сегодня AMOC, реальное значение позднего дриаса заключается в том, что он раскрывает об Атлантике.
Новое исследование предполагает, что циркуляция не просто ослабла. Она перестроилась. Гольфстрим сместился на сотни миль к северу, направляя гораздо более теплую воду к восточной Канаде.
Ведущий автор исследования Фанцзиньчэн Чжу говорит, что исследование показывает, что атлантическая циркуляция может быть «внезапно изменена во время изменения климата».
Для профессора Штефана Рамсторфа это часть гораздо более широкого предупреждения из прошлого.
Рамсторф из Потсдамского института исследований воздействия климата является одним из ведущих мировых экспертов по AMOC. Он провел более трех десятилетий, изучая стабильность атлантической циркуляции. С самого начала своей карьеры, говорит он, его интересовало, что древние климатические записи раскрывают о внезапных изменениях течений Северной Атлантики.
Урок, говорит он, заключается в том, что «палеоклиматические данные на самом деле не предполагают, что изменение климата будет происходить плавно, а скорее скачками, толчками и нелинейными эффектами».
Но в течение многих лет Рамсторф рассматривал остановку AMOC как риск с низкой вероятностью, но высокими последствиями. Серьезно, но маловероятно.
Это изменилось.
«За последние пять лет или около того, — говорит он. — К сожалению, мне пришлось изменить свое мнение о вероятности этого события».
Его аргументация начинается с морской воды. AMOC зависит от плотной воды, опускающейся в высоких широтах Северной Атлантики. Холод и соль делают морскую воду плотной.
Когда теплая соленая поверхностная вода движется на север через Атлантику, испарение делает ее еще более соленой. Далее на север она остывает. Вместе эти процессы могут сделать воду достаточно тяжелой, чтобы опуститься в глубины океана, помогая приводить в движение опрокидывающее течение AMOC.
Может ли AMOC достичь точки невозврата?
Опасения Рамсторфа связаны не только с тем, что глобальное потепление может ослабить этот процесс. Дело в том, что за определенной точкой ослабление может начать подпитывать само себя.
Более теплая поверхностная вода легче. Дополнительные осадки и талая вода от льда делают океан более пресным. Пресная вода также легче.
Если вода в высоких широтах Северной Атлантики станет слишком легкой, меньше ее будет опускаться. Если меньше воды опускается, AMOC ослабевает. А если AMOC ослабевает, она приносит на север меньше соленой воды.
Это и есть петля обратной связи: течение помогает поддерживать соленость Северной Атлантики на уровне, достаточном для продолжения течения. Меньше соли делает воду легче, поэтому она опускается менее легко, и циркуляция ослабевает еще больше.
Рамсторф выражается проще: «У нас есть эта AMOC, потому что в Северной Атлантике достаточно солено. И она достаточно соленая, потому что у нас есть AMOC. Так что это самоподдерживающаяся система».
Это помогает объяснить, почему один участок океана привлек так много внимания.
В warming world ожидается, что поверхность океана будет нагреваться. Но к югу от Гренландии часть Северной Атлантики упорно отказывается следовать глобальной закономерности. На климатических картах она выглядит как странное синее пятно в море красного — так называемое холодное пятно.
Для Рамсторфа холодное пятно является одним из самых явных признаков ослабления AMOC. Если течение несет на север меньше теплой воды, можно ожидать, что этот регион будет нагреваться меньше, чем остальной океан — или даже охлаждаться.
Он говорит, что температурный сигнал — лишь часть истории. Тот же регион становится и менее соленым, а другие исследования указывают на изменения в Гольфстриме и признаки того, что части Северной Атлантики обновляются медленнее.
«Существует довольно много независимых линий доказательств, — говорит он, — которые указывают на замедление AMOC уже задолго до начала прямых измерений в 2004 году».
Но именно здесь и начинается осторожность. Поскольку непрерывные прямые измерения AMOC начались только в 2004 году, долгосрочный сценарий все еще в значительной степени зависит от косвенных данных.
Следующий вопрос еще более пугающий. Просто ли ослабевает AMOC, как диммер, который приглушают? Или она может переключиться в другое состояние?
Рамсторф считает, что риск достижения точки невозврата реален. Он говорит, что лежащая в основе физика была впервые продемонстрирована на простых моделях десятилетия назад и с тех пор неоднократно подтверждалась. «Каждая отдельная климатическая и океаническая модель, которая была протестирована на эту точку невозврата, обнаружила ее», — говорит он.
Это не доказывает, что коллапс неизбежен. Но для Рамсторфа разница между ослаблением и пересечением точки невозврата имеет решающее значение.
«Как только мы пересечем точку невозврата, — говорит он, — мы ничего не сможем сделать, чтобы остановить дальнейшую остановку».
Процесс станет самоусиливающимся, утверждает он. «И так, по сути, мы теряем контроль».
Для Рамсторфа прошлое показывает, что Атлантика может внезапно переходить из одного состояния в другое, в то время как современный океан уже демонстрирует предупреждающие признаки того, что система усиливает собственный упадок.
Но не все ученые интерпретируют данные одинаково.
Аргументы в пользу осторожности
Профессор Эндрю Уотсон из Эксетерского университета — один из ведущих океанологов Британии. Будучи профессором-исследователем Королевского общества, он десятилетиями изучал роль океана в климате.
Уотсон не отвергает риск. Он согласен, что AMOC менялась и раньше. «Очевидно, что ее поведение менялось в прошлом, — говорит он. — Так что есть все шансы, что она может измениться снова».
Но он остерегается проводить слишком прямую линию от ледникового периода к сегодняшнему дню — или представлять AMOC как единый конвейер, который просто выключается.
AMOC является частью той же планетарной системы переноса тепла, которая управляет самой погодой. Тепло все равно должно уходить из тропиков. Вода, поднимающаяся в одной части океана, должна уравновешиваться водой, опускающейся где-то еще.
Один из великих двигателей этого более широкого опрокидывания находится далеко от Северной Атлантики, в Южном океане. Там почти непрерывно дуют сильные ветры вокруг Антарктиды, поднимая более глубокую воду снизу.
Поэтому, если формирование глубинных вод в Северной Атлантике ослабнет, утверждает Уотсон, система может не просто остановиться. Опускание может сместиться. Циркуляция может реорганизоваться. Теплая вода все еще может течь на север, даже если меньше ее достигает мест, где она сейчас отдает тепло и опускается.
AMOC зависит от формирования глубинных вод в нескольких местах Северной Атлантики — включая море Лабрадор, Гренландское море и воды к югу от Исландии. Но в океане, говорит Уотсон, это опускание — не простая сливная пробка. Оно происходит через комбинацию вихрей, перемешивания, вращения и трения вблизи суши.
Климатические модели, с ячейками сетки часто шириной в десятки или сотни километров, не могут напрямую разрешить эту деталь. Им приходится ее аппроксимировать. «Модели хороши во многих других отношениях, — говорит Уотсон, — но они не хороши в этой конкретной вещи».
Это не означает, что AMOC в безопасности. Это означает, что данные сложны, и будущее системы еще нельзя свести к простой истории о неизбежном коллапсе.
Больше, чем просто холодные зимы
Эта осторожность отражена в недавней работе, проведенной Метеорологическим бюро Великобритании. В исследовании, опубликованном в прошлом году, доктор Джонатан Бейкер и его коллеги протестировали AMOC на ряде климатических моделей. Их вывод был обнадеживающим в одном смысле: полный коллапс в этом столетии выглядел маловероятным.
Но он был обнадеживающим не во всех смыслах. AMOC все равно ослабла. И даже более слабая AMOC, а не разрушенная, может изменить погодные условия по всей Европе и за ее пределами.
Уотсон также указывает, что любое ослабление AMOC будет происходить в warming world. Некоторое охлаждающее влияние более слабой AMOC может быть компенсировано более широким ростом глобальных температур. Британия и северо-западная Европа не будут отброшены обратно в ледниковый период, говорит он.
Эффект может быть более сложным: сохраняющийся риск экстремальной летней жары, большая подверженность холодным зимам и в целом более нестабильная погода.
Рамсторф признает, что глобальное потепление может смягчить эффект охлаждения в средних температурах. Но он утверждает, что это не делает риск безвредным.
«Только температурное воздействие, — говорит он. — Оно усиливает воздействие засухи на Европу, потому что и замедление AMOC, и глобальное потепление увеличивают засуху в Европе».
И, добавляет он, средние значения могут скрывать то, что наиболее важно для людей, переживающих изменения. «Это смягчение может быть в смысле климатологической средней температуры за 30 лет, но не для нашей погоды».
Более слабая AMOC, утверждает он, может усилить контраст температур между северной и южной Европой — один из градиентов, который помогает управлять штормами и другими экстремальными явлениями.
На данный момент ближайшее к официальному заключению, которое есть у климатологии, исходит от Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), органа под эгидой ООН, оценивающего климатические исследования.
Ее последняя крупная оценка 2021 года пришла к выводу, что AMOC, весьма вероятно, ослабнет в этом столетии, но резкого коллапса до 2100 года не ожидается.
Однако МГЭИК не обновляет свой вердикт каждый раз, когда появляется новая статья. Ее оценка отражала данные, доступные на тот момент.
С тех пор эта область быстро развивалась. Новые исследования усилили обеспокоенность. Другие оспорили методы, лежащие в основе некоторых наиболее драматичных предупреждений.
Уотсон говорит, что эту неопределенность необходимо тщательно понимать.
«Фундаментальная наука об изменении климата очень хорошо установлена, — говорит он. — Но AMOC — одна из немногих областей, где модели могут расходиться, даже если они исходят из одних и тех же предположений. Обычно большая неопределенность связана с тем, что будут делать люди — как быстро мы сократим выбросы. Здесь же существует реальная неопределенность относительно того, как поведет себя сам океан».
Спор идет о том, насколько близка система к порогу — и какой вес придавать каждому виду доказательств: древним климатическим записям, современным наблюдениям, статистическим предупреждениям и сложным климатическим моделям.
Разногласия — это также взгляд на науку, выполняющую свою самую трудную работу: взвешивание неопределенных доказательств, когда ставки высоки.
Жизнь с неопределенностью
Инстинкт Уотсона — сохранять неопределенность видимой. Для него осторожность — это не самоуспокоенность. Это требование точности.
Рамсторф извлекает из той же неопределенности другой урок. Он видит риск, который достаточно низок, чтобы оставаться предметом дискуссий, но достаточно серьезен, чтобы требовать действий.
«У нас не будет уверенности, пока не станет слишком поздно», — говорит Рамсторф. «Поэтому нам придется действовать, основываясь на нашей неопределенности».
Наука не предлагает аккуратного завершения. Она предлагает вероятности, предупреждения, оговорки и споры между экспертами, которые по-разному оценивают одни и те же подсказки.
Но они согласны в том, что движет риском.
AMOC испытывает стресс из-за потепления планеты. Чем больше парниковых газов выбрасывает человечество, тем сильнее становится этот стресс.
Сокращение выбросов не устраняет всю неопределенность. Это не гарантирует, что Атлантика будет вести себя так, как надеются ученые.
Но это снижает давление на систему, которую ни одно общество не может позволить себе подтолкнуть слишком далеко.
Где-то в Северной Атлантике поплавки будут продолжать нырять, дрейфовать и всплывать — измеряя циркуляцию, которая все еще движется, все еще загадочна и все еще способна на сюрпризы.
Ослабевает ли AMOC просто или ее подталкивают к чему-то более резкому, остается нерешенным.
Но самый безопасный ответ уже ясен.
Top image credit: Getty Images
Graphics by Erwan Rivault
More from InDepth
Why cheap power could matter more than clean power in the push for net zero
How the rise of green tech is feeding another environmental crisis
COP30: Trump and many leaders are skipping it, so does the summit still have a point?
BBC InDepth is the home on the website and app for the best analysis, with fresh perspectives that challenge assumptions and deep reporting on the biggest issues of the day. Emma Barnett and John Simpson bring their pick of the most thought-provoking deep reads and analysis, every Saturday. Sign up for the newsletter here