Критическая роль взаимодействий океана и морского льда в выраженном потеплении во время Миоценового климатического оптимума

Когда Земля была необычно тёплой

Примерно 17 миллионов лет назад наша планета пережила природную волну потепления, известную как Миоценовый климатический оптимум. Глобальные температуры поднялись значительно выше современных уровней, причём полярные регионы нагрелись особенно сильно. Однако даже лучшие климатические модели до сих пор с трудом воспроизводят величину этого потепления, особенно вблизи полюсов. В этом исследовании поставлен простой, но важный вопрос: было ли ключом к тому древнему теплу не только содержание парниковых газов в атмосфере, но и процессы в океанах и морском льду на высоких широтах?

Прошлый климат, бросающий вызов моделям

Геологические данные указывают, что во время Миоценового климатического оптимума средние глобальные температуры поверхности были примерно на 8–10 °C выше, чем в доиндустриальную эпоху, а полярные океаны иногда были более чем на 10 °C теплее, чем сегодня. Уровни углекислого газа, вероятно, были в два–три раза выше, чем до промышленной революции, что частично объясняет потепление, но не объясняет удивительно небольшую разницу температур между экватором и полюсами. Многие предыдущие моделирования могли поднять среднюю температуру планеты, но систематически не обеспечивали достаточного нагрева высоких широт. Это расхождение ставило под сомнение наше понимание как древних, так и будущих тёплых климатов.

Испытание двух виртуальных Земель

Авторы использовали две сложные модели системы Земли — NorESM1-F и IPSL-CM5A2 — и задали им одинаковую миоценовую географию, растительность, ледяные щиты и два правдоподобных уровня углекислого газа. Такая настройка позволила честно сравнить, как каждая модель справляется с одной и той же древней реальностью. Обе виртуальные Земли существенно потеплели, в среднем на ~4–8 °C, в соответствии со многими реконструкциями. Но они резко расходились в Арктике. NorESM дал экстремальное полярное потепление: температуры поверхности в Арктике были более чем на 20 °C выше доиндустриальных значений и океан фактически оставался без льда. Напротив, IPSL показал гораздо более умеренное полярное потепление и сезонный морской лед, который по-прежнему покрывал большие площади зимой. При сравнении результатов моделей с фоссильными и химическими термометрами в горных породах и осадках, NorESM лучше соответствовал необычно тёплым океанам высоких широт, чем IPSL, хотя в некоторых районах суши он давал избыточное потепление.

Как океанские течения и морской лед изменяют баланс

Чтобы понять, почему модели вели себя так по-разному, исследователи разложили энергетический бюджет и схемы циркуляции. В обоих мирах дополнительные парниковые газы удерживали больше тепла, а таяние льда уменьшало площадь яркой поверхности, что позволяло поглощать больше солнечного излучения. Облака также добавляли некоторое дополнительное потепление в крайнем севере. Но ключевое различие крылась в океанах и морском льду. В NorESM сильная переворачивающая циркуляция в Атлантике нагнетала большие объёмы тёплой солёной воды в сторону Арктики и перемешивала её вниз, в то время как глубокие воды с юга ослабевали. Эта энергичная циркуляция вместе с широко открытым проливом между Атлантикой и Арктикой затопила полярный океан теплом и солёностью. Более солёная вода труднее замерзала, а сильное перемешивание постоянно приносило тепло к поверхности, препятствуя повторному образованию льда. При почти круглогодичном отсутствии морского льда тёмный океан поглощал ещё больше солнечной энергии, дополнительно усиливая полярное потепление. IPSL, напротив, смоделировал более слабую переворачивающую циркуляцию, сниженный северный перенос тепла и устойчивый зимний морской лед, который помогал удерживать Арктику более прохладной.

Проверка роли атмосферы

Команда также проверила, могут ли различия в атмосфере сами по себе объяснить контраст результатов. Обе модели показали ослабление тропико-полярной воздушной циркуляции, схожее с тем, чего ожидают при будущих сценариях потепления. Когда исследователи запустили атмосферную версию NorESM, в которой температуры поверхности моря и схемы морского льда были подставлены из прогонов IPSL, полученная картина потепления выглядела гораздо более похожей на IPSL, чем на NorESM. Этот эксперимент показал, что в масштабах планеты атмосферы обеих моделей ведут себя схожим образом. Реальное превосходство давали различия в ответах океанско-ледовой систем — в первую очередь то, сколько тепла океан переносил на север и насколько легко Арктика могла потерять ледяное покрытие.

Уроки для будущего из древнего океана

Проще говоря, работа показывает, что Миоценовый климатический оптимум мог представлять собой принципиально иной полярный климат — в котором сильные океанские течения, солёные поверхностные воды и значительно сокращённый морской лед в сочетании с парниковыми газами совместно усиливали потепление в высоких широтах. Версия мира от NorESM, с мощной атлантической циркуляцией и почти лишённой льда Арктикой, лучше согласуется с имеющимися доказательствами, чем более холодная, ледяная Арктика, даже если по степени потери льда она может быть несколько экстремальной. Исследование подчёркивает: чтобы правильно воспроизвести прошлые и будущие тёплые климаты, недостаточно просто задать верный уровень углекислого газа. Нужно также фиксировать взаимодействия океанов и морского льда и чувствительность этих систем к изменениям географии и внешней принудительной силы. Более широкие сравнения между множеством моделей и дополнительные геологические свидетельства о древнем морском льду и глубинной океанской циркуляции будут необходимы, чтобы точнее определить, как наши нагревающиеся океаны могут преобразовать полярный климат в ближайшие столетия.

Цитирование: Tan, N., Fluteau, F., Zhang, Z. et al. A critical role of ocean–sea ice interactions in the pronounced warmth during the Miocene Climatic Optimum. Commun Earth Environ 7, 326 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03324-2

Ключевые слова: Миоценовый климатический оптимум, океанское циркулирование, морской лед, полярное усиление, атлантическое переворачивание