Низкого давления бури стимулируют выбросы закиси азота в Южном океане

Бури, которые меняют климатическое равновесие

Вдали от суши мощные циклоны низкого давления кружат вокруг Антарктиды каждые несколько дней, вызывая большие волны в Южном океане. Уже известно, что этот океан играет ключевую роль в замедлении изменения климата, поглощая диоксид углерода. В этом исследовании показано, что те же штормовые системы действуют как гигантские пылесосы для другого газа — закиси азота — которая нагревает планету и разрушает озоновый слой. Понимание этой скрытой «утечки», управляемой штормами, помогает точнее оценить, насколько океан на самом деле защищает нас от изменений климата.

Скрытый парниковый газ в штормовом море

Закись азота (N₂O) — мощный парниковый газ с почти в 300 раз большей теплоудерживающей способностью, чем диоксид углерода, по молекуле за столетний период. Сейчас она также является основной антропогенной угрозой для озонового слоя. Океан в целом выделяет N₂O в атмосферу, но ученые долго не могли точно определить, сколько именно, особенно в удалённом и бурном Южном океане. Ранние оценки предполагали, что этот регион отвечает за до 40 процентов всех морских выбросов N₂O. Более поздние работы, опирающиеся на грубые усреднения и редкие измерения с кораблей, казалось бы, уменьшали эту долю вдвое. Эти противоречивые цифры оставляли большой вопрос о реальном влиянии этого отдалённого океана на климат.

Роботы, машинное обучение и пробел в данных

Традиционные измерения получают с научно-исследовательских судов, которые редко проходят прямо через центры жестоких штормов Южного океана. Чтобы заполнить этот пробел, авторы обратились к флотилии роботизированных профилирующих буев Biogeochemical Argo (BGC-Argo). Эти приборы дрейфуют по течениям, опускаясь до 2000 метров и всплывая примерно каждые 10 дней, чтобы передать данные о температуре, солёности, кислороде, нитратах и других параметрах. Они не могут измерять закись азота напрямую, поэтому команда обучила модели машинного обучения на высококачественных данных по N₂O, собранных в ходе рейсов. Изучив, как N₂O соотносится с переменными, которые измеряют буи, модели смогли затем оценивать уровень N₂O в поверхностных водах по десяткам тысяч профилей — фиксируя условия и в штиль, и во время интенсивных штормов.

Когда низкое давление «высасывает» газ из моря

Вооружившись этими оценками от машинного обучения и данными погодного реанализа, авторы рассчитали, сколько N₂O перемещается между океаном и атмосферой в каждой точке профиля. Они обнаружили, что наиболее сильные всплески выбросов N₂O сосредоточены под центрами циклонов низкого давления, где ветры свирепствуют, а барометрическое давление может падать до 8 процентов ниже стандартной атмосферы. Пониженное атмосферное давление уменьшает количество N₂O, которое воздух может «удерживать» в равновесии, усиливая дисбаланс между водой и воздухом и вынуждая газ выходить из моря. Авторы называют это «Эффектом Пылесоса»: штормы фактически всасывают N₂O из океана в атмосферу. Лишь небольшая доля профилей буёв — около 10 процентов — объясняет половину годовых выбросов N₂O, что показывает: за общую сумму отвечают кратковременные, но интенсивные штормовые события.

Штормы почти удваивают выбросы N₂O в Южном океане

Чтобы проверить, насколько важно низкое давление, команда пересчитала потоки N₂O, как если бы воздух над Южным океаном всегда находился при 1 атмосфере, сохранив при этом те же ветры и океанические условия. При таком упрощении Южный океан обычно выделял около 0,9 тераграмм азота в виде N₂O в год. Когда же использовали реальные, штормовые значения давления, оценка выросла до 1,6 тераграмм в год — увеличение на 88 процентов. Это означает, что примерно половина N₂O, выбрасываемого из этого региона, вызвана исключительно падением атмосферного давления в штормы, особенно в сочетании с сильными ветрами. Также проявились сезонные закономерности: выбросы достигают пика в рождественско-осенний период в Южном полушарии, когда ветер усиливается, а подъём воды снизу приносит чуть больше N₂O к поверхности, тогда как морской лёд зимой временно сдерживает выбросы в самых полярных водах.

Почему это важно для будущего планеты

Пересмотрев вверх оценку выбросов N₂O в Южном океане, работа указывает, что регион отвечает за почти 40 процентов всех морских выбросов закиси азота — значительно больше, чем предполагали недавние оценки. В пересчёте в «эквиваленты» диоксида углерода эти выбросы компенсируют примерно 7 процентов годового поглощения диоксида углерода Южным океаном. Иными словами, помощь океана в замедлении изменения климата частично нивелируется его собственными выбросами N₂O, особенно во время штормов. Чувствительные тесты в исследовании дополнительно показывают: более сильные ветры, меньше морского льда или немного более низкое среднее давление в более тёплом климате могут увеличить будущие выбросы N₂O. Для неспециализированного читателя вывод ясен: неистовая погода над Южным океаном — это не просто фон для изменения климата, а активный фактор, тихо выбрасывающий в воздух мощный парниковый газ и меняющий баланс климатической системы планеты.

Цитирование: Kelly, C.L., Chang, B.X., Emmanuelli, A.F. et al. Low-pressure storms drive nitrous oxide emissions in the Southern Ocean. Nat Commun 17, 2037 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68744-2

Ключевые слова: Южный океан, закись азота, штормы, парниковые газы, изменение климата