Антарктида мұз қабаты және Оңтүстік мұхиты айналымы

Кіріспе

Жер бетіндегі оңтүстік полюстік мұз қабаты
Жерде қазіргі уақытта бар екінші мұздық – Арктикадағы Гренландия мұздығы. Антарктика мұздығы Трансантарктика тауларымен екі тең емес бөлікке бөлінеді: Шығыс Антарктика мұздығы (EAIS) және кішірек Батыс Антарктика мұздығы (WAIS). Кейбір мұзтанушылар Антарктиканың салыстырмалы түрде кішкентай Антарктида түбегіндегі (соның ішінде Батыс Антарктидада) мұз жамылғысын Антарктидадағы үшінші мұздық деп санайды, өйткені оның су жинау алаптары WAIS-тен мүлдем өзгеше. Бұл мұздықтардың орташа қалыңдығы шамамен 2,1 километрге жетеді. Тіпті Трансантарктика тауларының көп бөлігі де мұзбен жабылған, тек кейбір тау шыңдары мен Макмердо құрғақ аңғарлары қазір мұзсыз. Кейбір жағалау аймақтарында мұзбен жабылмаған тау жыныстары да бар. Соңғы кайнозой мұз дәуірінде осы аймақтардың көп бөлігі де мұзбен жабылған болатын. EAIS үлкен құрлыққа тіреліп жатыр, ал WAIS төсегінің кейбір жерлері теңіз деңгейінен 2,1 километрден астам тереңдікте жатыр. Егер мұздық болмаса, ол теңіз түбінде болар еді. WAIS теңіздік мұздыққа жатады, яғни оның төсегі теңіз деңгейінен төмен және оның жиектері жүзбелі мұздықтарға құяды. WAIS Росс мұздық шелегімен, Фильхнер-Ронне мұздық шелегімен және Амундсен теңізіне құятын шығыс мұздықтарымен шектеледі. Твайтс мұздығы мен Пайн аралы мұздығы ең маңызды екі шығыс мұздық болып табылады.

Антарктикадағы циркуляцияның әлсіреуі

[[Файл:Pellichero 2018 Оңтүстік мұхиты аралас қабаты.jpg|thumb|Көбінесе Антарктида мұздықтарының маусымдық еріген суы төменгі жасуша айналымын қозғауға көмектеседі. Дегенмен, климаттың өзгеруі еріген судың мөлшерін күрт арттырып, оны тұрақсыздандыру қаупін тудырады. Оңтүстік мұхиттың мұндай жаңаруы қабаттанудың күшеюіне және қабаттарының тұрақтандырылуына әкеледі, ал төменгі жасуша айналымы баяулайды, себебі ол Антарктиканың өте тұзды суларына тәуелді, ол 2010 жылдардағы шектеулі қалпына келтірілуіне қарамастан, жаңарудың салдарынан әлсірегенін көрсетеді. [[Файл:NOAA SMOC өзгерістері.png|thumb|upright=1.25|left|1970 жылдан бері айналымның жоғарғы жасушасы күшейіп, төменгі жасушасы әлсіреген. Бұл болашақта одан да нашарлауы мүмкін. 2020 жылдардың басында климаттық модельдердің ең жақсы, бірақ шектеулі сенімділікпен берген бағасы бойынша төменгі жасуша әлсіреуін жалғастырады, ал жоғарғы жасуша 21-ғасырда шамамен 20%-ға күшейе алады. Белгісіздіктің басты себебі – Антарктидадан болашақта қанша мұз кететіні туралы нақты мәліметтің жетіспеуі және тіпті 2020 жылдардың басында қолжетімді ең озық буын CMIP6 модельдерінде мұхит қабаттануының дұрыс және тұрақты бейнеленбеуі. Бір зерттеу бойынша, ең нашар климаттық сценарий бойынша 2050 жылға қарай айналым өз күшінің жартысын жоғалтады, содан кейін одан да көп жоғалтулар болуы мүмкін. Мүмкін, Оңтүстік мұхиттың айналымы жылыну мен жаңарудың күшеюіне жауап ретінде әлсіреуі мүмкін, бірақ соңында толығымен құлауы мүмкін, бұл кері қайтару қиын және климаттық жүйедегі бұрылыс нүктесінің мысалы болар еді. Бұл Атлантикалық меридионалды айналымның (AMOC) кейбір болжамдарына ұқсас, оған да мұхиттың жылынуы және Гренландия мұздықтарының еріген суларының ағыны әсер етеді. Дегенмен, Оңтүстік жарты шарда әлем халқының 10%-ы ғана тұрады, сондықтан Оңтүстік мұхит айналымына тарихи түрде AMOC-қа қарағанда аз назар аударылған. Алдын ала зерттеулер көрсеткендей, мұндай құлау ғаламдық жылыну белгілі бір деңгейге жеткенде ықтимал болуы мүмкін, бірақ климаттық жүйенің басқа да бұрылыс нүктелері туралы бағалаулармен салыстырғанда сенімділік деңгейі төмен. Егер құлау жақын арада басталатын болса да, айналымның толық құлауы 2300 жылға дейін болмайды. Сол сияқты, Оңтүстік жарты шарда жауын-шашынның азаюы, солтүстікте оның артуы, немесе Оңтүстік мұхитта балық шаруашылығының төмендеуі және кейбір теңіз экожүйелерінің құлауы сияқты салдарлар да бірнеше ғасыр бойы дамиды деп күтілуде. Бұл процесс эоцен-олигоцен кезеңінде, шамамен 34 миллион жыл бұрын күшейді. Осы кезде CO2 деңгейі шамамен 760 ppm болды және бұрынғы мыңдаған ppm деңгейінен төмендеді. Көмірқышқыл газының төмендеуі, 600 ppm шегінде, Антарктида мұздығының пайда болуына ықпал етті. Мұздықтың пайда болуына жердің орбитасы салқын жазды ұнататын кезең сәйкес келді, бірақ оттегі изотоптарының қатынасының өзгеруі Антарктида мұздықтарының өсуімен ғана түсіндірілмейтіндей үлкен болды, бұл белгілі бір мөлшердегі мұздық дәуір болғанын көрсетеді. Дрейк бұғазының ашылуы да рөл атқарған болуы мүмкін, бірақ өзгерістердің модельдері CO2 деңгейінің төмендеуі маңыздырақ болғанын көрсетеді. Батыс Антарктика мұздық жамылғысы шамамен бес-үш миллион жыл бұрын, Плиоценнің ерте жылы кезеңінде біршама төмендеді; осы уақытта Росс теңізі ашылды. Бірақ Антарктиканың шығысындағы құрлықтағы мұздықтардың айтарлықтай азаюы байқалған жоқ.

[[File:Pellichero 2018 Southern Ocean mixed layer. jpg|thumb|Normally, some seasonal meltwater from the Antarctic ice sheet helps to drive the lower cell circulation. However, climate change has greatly increased meltwater amounts, which threatens to destabilize it. This freshening of the Southern Ocean results in increased stratification and stabilization of its layers, while the lower cell circulation slows down, as it is dependent on the highly saline Antarctic bottom water, which already appears to have been observably weakened by the freshening, in spite of the limited recovery during 2010s. [[File:NOAA SMOC changes. png|thumb|upright=1.25|left|Since the 1970s, the upper cell of the circulation has strengthened, while the lower cell weakened. they are likely to worsen in the future. As of early 2020s, climate models' best, limited confidence estimate is that the lower cell would continue to weaken, while the upper cell may strengthen by around 20% over the 21st century. A key reason for the uncertainty is limited certainty about future ice loss from Antarctica and the poor and inconsistent representation of ocean stratification in even the CMIP6 models the most advanced generation available as of early 2020s. One study suggests that the circulation would lose half its strength by 2050 under the worst climate change scenario, with greater losses occurring afterwards. It is possible that the South Ocean overturning circulation may not simply continue to weaken in response to increased warming and freshening, but will eventually collapse outright, in a way which would be difficult to reverse and constitute an example of tipping points in the climate system. This would be similar to some projections for Atlantic meridional overturning circulation (AMOC), which is also affected by the ocean warming and by meltwater flows from the declining Greenland ice sheet. However, Southern Hemisphere is only inhabited by 10% of the world's population, and the Southern Ocean overturning circulation has historically received much less attention than the AMOC. Some preliminary research suggests that such a collapse may become likely once global warming reaches levels between and , but there is far less certainty than with the estimates for most other tipping points in the climate system. Even if initiated in the near future, the circulation's collapse is unlikely to be complete until close to 2300, Similarly, impacts such as the reduction in precipitation in the Southern Hemisphere, with a corresponding increase in the North, or a decline of fisheries in the Southern Ocean with a potential collapse of certain marine ecosystems, are also expected to unfold over multiple centuries. and 45.5 million years ago and escalated during the Eocene–Oligocene extinction event about 34 million years ago. CO2 levels were then about 760 ppm and had been decreasing from earlier levels in the thousands of ppm. Carbon dioxide decrease, with a tipping point of 600 ppm, was the primary agent forcing Antarctic glaciation. The glaciation was favored by an interval when the Earth's orbit favored cool summers but oxygen isotope ratio cycle marker changes were too large to be explained by Antarctic ice sheet growth alone indicating an ice age of some size. The opening of the Drake Passage may have played a role as well though models of the changes suggest declining CO2 levels to have been more important. The Western Antarctic ice sheet declined somewhat during the warm early Pliocene epoch, approximately five to three million years ago; during this time the Ross Sea opened up. But there was no significant decline in the land based Eastern Antarctic ice sheet.