Научное описание большего поступления пресной воды и более слабой циркуляции океана основано на обширной литературе о влиянии пресной воды на циркуляцию океана в Северной Атлантике. Однако реакция в Арктике привлекла гораздо меньше внимания, и это то, к чему мы стремились.
Для простоты мы сосредоточили внимание на изменении речного стока, который, по прогнозам, увеличится на 30% к концу 21 века.В нашем первом исследовании (Nummelin et al., 2015a) мы использовали простую колоночную модель и представили всю Арктику в виде одного вертикального профиля. В этой модели мы увеличили речной сток и обнаружили, что поток тепла от океана к морскому льду остается почти постоянным, даже если поверхностный слой опресняется, уменьшая вертикальное перемешивание к поверхности от теплых вод атлантического происхождения на глубине. Этот несколько противоречивый результат следует из уменьшенного поверхностного теплового потока за пределами покрытых льдом областей, что приводит к потеплению водного слоя Атлантического океана и небольшому изменению вертикального теплового потока внутри Арктики.
В нашем втором исследовании (Nummelin et al., 2015b), вместо того, чтобы работать с идеализированной моделью столбцов, мы хотели попробовать что-то более реалистичное, и мы обратились к Норвежской модели системы Земли (NorESM1-M). Мы решили установить модель с постоянным состоянием атмосферы и позволили океанскому и морскому ледяному покрову приспособиться к увеличению стока в Арктике. Эта более сложная модель подтвердила наш предыдущий результат и показала, что увеличение стока приводит к потеплению Северного Ледовитого океана с очень небольшим изменением вертикального потока тепла океана под ледяным покровом.
В результате циркуляция океана оказалась более важной для увеличения толщины морского льда, чем изменение вертикальной стратификации океана.Эти два исследования приводят нас к выводу, что в то время как Северная Атлантика реагирует на увеличение притока пресной воды замедлением циркуляции, уменьшением переноса тепла и охлаждением океана, уменьшение поверхностных потоков (т.е. меньшее охлаждение) дальше к северу компенсирует уменьшение притока воды. перенос тепла океаном. К тому времени, когда атлантический приток входит в Арктику, более сильная стратификация и меньшее перемешивание привели к небольшому расширению ледяного покрова и более теплой атлантической воде на глубине. Фактически, ледяной покров регулируется предпочтительно за счет увеличения протяженности льда, а не за счет увеличения толщины, потому что вертикальный тепловой поток в уже покрытых льдом областях остается постоянным из-за более теплого океана на глубине.
В нашем предстоящем исследовании мы, наконец, применим всю информацию, полученную в результате двух предыдущих исследований, для понимания изменений в Северном Ледовитом океане в полностью связанных симуляциях атмосферы и океана в течение текущего столетия. Из предварительных результатов кажется, что два наиболее важных вывода аналогичны идеализированным исследованиям: во-первых, изменения в Северной Атлантике имеют относительно мало общего с изменениями в Северных морях и Арктике, а во-вторых, протяженность льда реагирует на изменения. в океаническом переносе тепла.