100 великих тайн океана

По существу, это была катастрофа. Прежде озеро Агассис тоже неоднократно изливалось – то в восточном, то в южном направлении, но в какой-то момент его воды потекли на север. Скорее всего, все началось с того, что вода прорвала естественную дамбу, образованную оставленными ледником обломочными породами.

В свою очередь, замерзание в океане озерной воды сопровождалось выделением значительного количества тепловой энергии: примерно 13,5 миллиарда джоулей в час. Этого тепла оказалось достаточно, чтобы изменить характер атмосферной циркуляции в глобальных масштабах и спустя 2–3 года возобновить функционирование Гольфстрима.

«Младенец-мальчик»

Это течение, имя которому – Эль-Ниньо, в последние годы получило известность не меньшую, нежели знаменитый Гольфстрим. О нем теперь пишут не только в специальных изданиях, но и в научно-популярных журналах, в газетных статьях, немало времени уделяют ему и в телевизионных передачах.

Чем же вызвано столь пристальное внимание к Эль-Ниньо? Причина, скорее всего, одна: те многочисленные человеческие жертвы и колоссальные материальные потери, которым подвергает это течение все окружающее.

«Явление» Эль-Ниньо

Действительно, течение Эль-Ниньо, название которого в переводе с испанского языка означает «младенец-мальчик», приносит многим прибрежным странам воистину глобальные экономические катастрофы.

Например, появление Эль-Ниньо у побережий Эквадора и Перу сопровождается резким, на 7—12 градусов, повышением температуры воды, в результате чего исчезает рыба и гибнут птицы, а также начинаются затяжные проливные дожди.

Легенды о подобных «проделках» Эль-Ниньо сохранились у индейцев местных племен с тех давних времен, когда на их земли не ступала еще нога испанских завоевателей. Более того, перуанские археологи установили, что в глубокой древности местные жители, защищаясь от катастрофических ливневых дождей, строили дома не с плоскими, как сейчас, а с двускатными крышами.

Если же абстрагироваться от многочисленных деталей, характерных для любого природного процесса, то ничего особенного в появлении Эль-Ниньо вроде как и нет. Просто на востоке Тихого океана (в тропической и центральной частях) на площади порядка 10 000 000 квадратных километров вдруг резко, на 5–9 градусов, повышается температура поверхностного слоя воды. Именно этот температурный скачок и приводит в конечном итоге к тем катастрофическим последствиям, которые несет с собой Эль-Ниньо.

Хотя обычно считается, что Эль-Ниньо – производное лишь океанических явлений, на самом деле это явление достаточно тесно связано с метеорологическими процессами, которые получили название «Южное колебание» и представляют собой, образно говоря, атмосферные «качели» размером с океан.

Дело в том, что в восточной части Тихого океана имеется холодное Перуанское течение, которое, двигаясь на север, проходит вдоль побережий Эквадора и Перу. Добравшись до Галапагосских островов, оно поворачивает на запад и переходит в Южное экваториальное течение, которое в том же, западном направлении продолжает свой путь вдоль экватора. На границе его контакта с теплым межпассатным противотечением, наличествующем в этом же районе, образуется экваториальный фронт, препятствующий поступлению теплых вод к побережью Латинской Америки.

Благодаря такой системе циркуляции вдоль побережья Перу, в зоне Перуанского течения, формируется Перуанский апвеллинг – огромная область подъема относительно холодных глубинных вод, хорошо удобренных минеральными соединениями. Именно эти богатые удобрениями воды и обеспечивают высокий уровень биологической продуктивности в данном районе. Такая картина получила название «Ла-Нинья» (в переводе с испанского – «младенец-девочка»).

Эта «сестрица» Эль-Ниньо чаще вполне безобидна, но по неизвестным пока причинам с интервалом в 3–7 лет неожиданно перевоплощается в «братца». В это время пассаты ослабевают, и теплые воды западного бассейна устремляются на восток, создавая одно из самых сильных теплых течений в Мировом океане. На огромной площади в восточной части Тихого океана резко повышается температура поверхностного слоя. В тот же период холодное Перуанское течение, как это ни парадоксально, тоже практически останавливается, тем самым как бы «перекрывая» путь подъему глубинных холодных вод.

В результате температура поверхностных вод на огромной площади океана повышается до 21–23 градусов, а иногда и до 25–29. Контраст же температур на границе Южного экваториального течения и теплого межпассатного порой вообще исчезает. Экваториальный фронт размывается, и теплые воды Экваториального противотечения беспрепятственно распространяются в сторону побережья Латинской Америки.

Вот примерно в таком колебательном режиме и происходит периодическое появление Эль-Ниньо.

Кстати, еще в 1975 году были выдвинуты предположения, что пассаты могут создавать западную выпуклость теплых вод и что любое ослабление ветров позволяет теплым водам двигаться на восток. Однако эти гипотезы не подтвердились, ибо накануне событий 1982—83 годов никаких выпуклостей замечено не было.

Вообще же интенсивность, масштабы и продолжительность Эль-Ниньо в отдельные годы существенно разнятся.

«Так, например, в 1982–1983 годах, в период самого интенсивного за 130-летний срок наблюдений Эль-Ниньо, это явление началось в сентябре 1982-го и продолжалось до августа 1983 года. При этом максимальные значения температуры поверхности океана в прибрежных городах Перу от Талары до Кальяо превысили среднемноголетние для ноября – июля на 8—10 °C. В Таларе они достигали 29 °C, а в Кальяо – 24 °C. Даже в самых южных районах развития катастрофы (18 град. южной широты) аномалии прибрежных значений температуры поверхности океана составляли 6–7 °C, а общая площадь Тихого океана, охваченная Эль-Ниньо, равнялась 13 миллионам квадратных километров» (Д. Фащук. Коварное дитя трех стихий. Наука и жизнь, № 4, 2004).

Естественно, что при таких гигантских масштабах проявления Эль-Ниньо климатические аномалии распространились не только на тихоокеанский регион, но и достигли Северной Европы и Южной Африки.

Конечно же, Эль-Ниньо – феномен исключительно XX века. Хотя ученые полагают, что это явление существовало в далеком геологическом прошлом и могло продолжаться по 200 лет, приводя, помимо кратковременных аномалий климата, к продолжительным периодам потепления.

Более того, это грандиозное течение, причиняющее огромные разрушения, могло стать причиной гибели ряда высокоразвитых культур. «Загадочное исчезновение цивилизации индейцев майя в Центральной Америке могло быть вызвано сильными климатическими изменениями. К такому выводу пришла группа исследователей из Немецкого национального центра наук о земле», – пишет британская газета «The Times».

Ученые давно задались вопросом: почему на рубеже IX и X веков нашей эры на противоположных концах земли практически одновременно прекратили существование две крупнейшие цивилизации того времени – индейцы майя и китайская династия Тан? В итоге исследователи предположили, что к закату и гибели их привели засуха и последовавший за ней голод. Причиной подобных перемен в климате стало течение Эль-Ниньо, приведшее к крупномасштабным нарушениям циркуляции атмосферы. Результатом же стали засухи в традиционно влажных регионах и наводнения – в засушливых. К таким выводам ученые пришли после изучения характера относящихся к указанному периоду осадочных отложений в Китае и Мезоамерике.

Любопытно, что за последние 50 лет, как и в предыдущий полувековой период, в характере аномалий температуры поверхности океана в районе развития Эль-Ниньо выделен целый спектр циклов от 2 до 7 лет. Однако для прогноза явления все они оказались ненадежными.

Результаты исследования образцов кораллов показали, что раньше Эль-Ниньо не был столь интенсивен и агрессивен, как последние 100 лет. Вот годы, когда была зафиксирована его аномальная активность: 1864, 1871, 1877–1878, 1884, 1891, 1899, 1911–1912, 1925–1926, 1939–1941, 1957–1958, 1965–1966, 1972, 1976, 1982–1983, 1986–1987, 1992–1993, 1997–1998, 2002–2003.

Как видим, «явление» Эль-Ниньо происходит все чаще. Причем продолжается оно все дольше и неприятностей приносит все больше. Недаром самыми интенсивными считаются периоды с 1982 по 1983 год и с 1997 по 1998 год.

В стремлении раскрыть механизмы этого глобального явления уже несколько последних десятилетий изучением Эль-Ниньо занята целая научная армия. Причем в этом масштабном исследовании заняты и суда, и самолеты, и даже спутники. На множестве буев установлены приборы для измерения температуры воды от поверхности океана до 400-метровой его глубины.

Жестокий «мальчик»

Выше уже говорилось, что рождение гигантского «младенца» вызывает процессы, которые носят глобальный характер и оказывают немалое влияние не только на атмосферу Земли, но и на экономику многих стран.

Например, в Перу одним из самых значимых национальных богатств является… гуано – птичий помет. Дело в том, что на побережье государства обосновалось самое большое в мире сообщество птиц (до 30 миллионов особей), интенсивно производящих лучшее из естественных удобрений, содержащее 9 % соединений азота и 13 % фосфора.

Основными поставщиками этого богатства являются три вида птиц: перуанский баклан, пестрая олуша и пеликан. За многие века они произвели «сугробы» удобрений высотой до 50 метров. Чтобы добиться такой производительности, птицам приходится съедать по 2,5 миллиона тонн рыбы в год, или 20–25 % мирового улова анчоусовых рыб – основного пищевого объекта птиц.

В годы Ла-Нинья количество анчоуса у берегов Перу бывает столь велико, что пищи хватает не только птицам, но и людям. До недавнего времени уловы рыбаков этой относительно небольшой страны достигали 12,5 миллиона тонн в год: в два раза больше, чем добывают все остальные страны Северной и Центральной Америки. Неудивительно, что доход рыбной промышленности Перу составляет 1/3 валового внешнеторгового дохода страны.

Во время же Эль-Ниньо апвеллинг разрушается, продуктивность прибрежных вод резко падает и происходит массовая гибель анчоусов от голода и резкого потепления воды. В итоге кормовая база птиц – скопления анчоусов – прекращает свое существование. Численность пернатых производителей удобрений в эти периоды сокращается в 5–6 раз, а уловы рыбаков и вовсе становятся символическими.

Чилийская пустыня Атакама после необычных дождей

Что же касается других стран, то, например, по данным американских специалистов, в 1982–1983 годах экономический ущерб от «проделок» Эль-Ниньо только в США составил 13 миллиардов долларов. А по оценкам ведущей страховой компании мира «Munich Re», ущерб 1997–1998 годов исчислялся уже 34 миллиардами долларов.

Кроме того, Эль-Ниньо обычно сопутствуют экологические катастрофы – засухи и пожары либо ливневые дожди, вызывающие затопление огромных территорий густонаселенных районов. А это, в свою очередь, приводит к гибели людей и уничтожению скота и урожая в разных районах Земли. Так, во время пришествия «младенца» в 1997–1998 годах погибли 24 тысячи человек. Сначала пожары превратили в пепел тропические леса Индонезии, а потом забушевали на просторах Австралии и дошли до предместья Мельбурна. Пепел долетал даже до Новой Зеландии, преодолевая расстояние в 2000 километров.

Смерчи проносились там, где их никогда не было. Солнечная Калифорния подверглась атаке «Норы» – торнадо небывалых размеров, имевшему диаметр 142 километра. Он промчался над Лос-Анджелесом, едва не сорвав крыши с киностудий Голливуда. Две недели спустя другой смерч, «Паулине», обрушился на Мексику.

Знаменитый курорт Акапулько был атакован 10-метровыми океанскими волнами. При этом постройки были разрушены, а улицы – завалены их обломками, мусором и пляжной мебелью. Наводнения не пощадили и Южную Америку: сотни тысяч крестьян Перу спасались бегством от обрушившейся с неба воды, поля погибали, будучи затоплены грязью. На чилийскую пустыню Атакама, которая всегда отличалась такой необыкновенной сухостью, что сотрудники НАСА именно там проводили испытания марсианского вездехода, обрушились проливные дожди. Наблюдались катастрофические наводнения и в Африке.

А в Новой Гвинее – на одном из крупнейших островов планеты, главным образом в восточной его части – земля буквально растрескалась от жары и засухи. Тропическая зелень высохла, колодцы остались без воды, урожай погиб. Полтысячи человек умерли от голода. Появилась угроза эпидемии холеры.

Вот таков он, «младенец-мальчик» – жестокий и беспощадный.

«Петля брокера» и климат

В конце 80-х годов ХХ века американский ученый Уоллес Брокер впервые описал глобальный океанический круговорот, известный теперь как «конвейер Брокера», или «петля Брокера». Данное явление представляет собой мощнейший (примерно в 100 раз превышающий сток Амазонки) поток воды, движущийся по Атлантическому океану с юга на север на глубине около 800 метров. На широте Исландии этот поток поднимается к поверхности (дующие здесь ветры сгоняют поверхностную воду) и очень сильно охлаждается (в зимнее время – с 10° до 2° C). Именно отдаваемое им тепло определяет необычайную мягкость зим в северной части Европы.

Охлажденная и значительно «потяжелевшая» вследствие этого вода, которая и без того отличалась повышенной соленостью, а следовательно, и плотностью, опускается вниз почти до самого дна, откуда и начинает свой обратный путь на юг.

То же течение, но теперь уже холодное, пересекает экватор, огибает Африку, поворачивает на восток, дает в Индийском океане ответвление на север и поднимается к поверхности. А затем, обойдя с юга Австралию и Новую Зеландию, уже в Тихом океане направляется на север и доходит вплоть до Алеутской гряды, где его остатки поднимаются на поверхность.

Влияние «петли Брокера» на климат Земли весьма значительно: любые изменения в ее температурном режиме могут отозваться катастрофами глобального характера. А пусковым крючком для масштабных климатических изменений может послужить таяние ледниковой шубы планеты.

Американский ученый У. Брокер, описавший «петлю Брокера»

Например, в случае интенсивного таяния ледников Гренландии поступившая в море пресная вода разбавит ту массу соленой воды, которая двигалась с юга. В свою очередь эта вода, став менее плотной, перестанет «тонуть», и конвейер Брокера остановится. Последствия этого процесса выльются для Европы в сильнейшее похолодание на много лет. И только лишь когда Гренландия перестанет таять, конвейер возобновит свою работу.

Поскольку вода опускается фактически в одном месте – на севере Атлантики, а поднимается в нескольких, то и основные усилия исследователей долгое время были направлены на изучение сил, «тянущих» воду вниз, а не «толкающих» ее вверх.

Однако в ряде работ внимание ученых обращается как раз на механизмы, ответственные и за подъем воды к поверхности. В частности, еще в 1994 году была смоделирована глобальная система течений Мирового океана. Модель наглядно продемонстрировала, что на усиление ветрового перемешивания в Южном океане и соответствующую активизацию там подъемов вод Северная Атлантика будет реагировать более интенсивным погружением собственных вод.

Совершенно очевидно, что для обеспечения работы тянущего механизма необходимо проникновение в глубь более теплых поверхностных вод и нарушение резкого градиента плотности, изолирующего верхнюю, хорошо перемешиваемую зону, от основной глубинной массы.