Ogromne dziury w zimowym lodowym płaszczu Antarktydy pojawiały się sporadycznie od lat 70. XX wieku, ale powód ich powstania był w dużej mierze tajemniczy.
Naukowcy, z pomocą pływających robotów i pieczęci wyposażonych w technologię, mogą teraz uzyskać odpowiedź: tak zwane polynyas (po rosyjsku „otwarta woda”) wydają się być rezultatem burz i soli, nowe wyniki badań.
Polynyas zyskały ostatnio dużą uwagę, ponieważ dwa bardzo duże zostały otwarte na Morzu Weddella w 2016 i 2017 roku; w tym ostatnim przypadku otwarte wody rozciągały się na powierzchni 115 097 mil kwadratowych (298 100 kilometrów kwadratowych), zgodnie z artykułem opublikowanym w kwietniu w czasopiśmie Geophysical Research Letters.
Teraz najbardziej wszechstronne spojrzenie na warunki oceaniczne podczas formowania polinyi pokazuje, że te odcinki otwartej wody rosną z powodu wahań klimatu w krótkim czasie i szczególnie nieprzyjemnej pogody. Polynyas uwalniają również do atmosfery dużo ciepła z głębin oceanicznych, co ma konsekwencje, które naukowcy wciąż opracowują.
„Może modyfikować wzorce pogodowe wokół Antarktydy”, powiedział kierownik badań Ethan Campbell, doktorant oceanografii na University of Washington, powiedział Live Science. „Prawdopodobnie dalej.”
Obserwacja otwartego oceanu
Naukowcy podejrzewali już, że burze odegrały pewną rolę w tworzeniu polian w ostatnich latach. Artykuł opublikowany w kwietniu przez naukowców zajmujących się atmosferą w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Atmospheres wskazał na szczególnie gwałtowną burzę z prędkością wiatru do 72 mil na godzinę (117 kilometrów na godzinę) w 2017 r.
Campbell powiedział jednak, że chociaż burze zimowe w 2016 i 2017 roku były ekstremalne, burzliwe morza są normą w zimie na Antarktydzie.
„Gdyby to były tylko burze, cały czas widywalibyśmy polny, ale nie robimy tego” - powiedział. Zamiast tego duże poliny są stosunkowo rzadkie. Były trzy wielkie w 1974, 1975 i 1976 roku, ale nic więcej nie znaczyło aż do 2016 roku.
Campbell i jego zespół wyciągnęli dane z dwóch robotycznych pływaków wielkości ludzkiej, które zostały rozmieszczone na Morzu Weddella przez finansowany przez National Science Foundation projekt Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling (SOCCOM). Campbell powiedział, że pływaki dryfują w prądach około mili poniżej powierzchni oceanu, zbierając dane o temperaturze wody, zasoleniu i zawartości węgla.
Dla celów porównawczych naukowcy wykorzystali również całoroczne obserwacje z antarktycznych statków badawczych, a nawet fok naukowych - dzikich płetwonogich wyposażonych w małe przyrządy do gromadzenia danych oceanicznych podczas podróży zwierząt.
Niespokojne morza
Podsumowując, te obserwacje wyjaśniły pełną historię polian 2016 i 2017. Pierwszy składnik, powiedział Campbell, był częścią modelu klimatu zwanego Południowym Trybem Pierścieniowym, polarną wersją El Niño. Cambell powiedział, że regularne zmiany klimatu, które mogą przenosić wiatry dalej od wybrzeża Antarktydy, w takim przypadku stają się słabsze lub zbliżają się do wybrzeża i stają się silniejsze. Kiedy zmienność przesuwa wiatry bliżej i silniej, tworzy więcej upwelling ciepłej, słonej wody z głębi Morza Weddella do chłodniejszej, świeższej powierzchni oceanu.
Campbell powiedział, że ten wzorzec klimatyczny i późniejszy upelling sprawiły, że powierzchnia oceanu była wyjątkowo zasolona, co z kolei ułatwiło mieszanie wody oceanu w pionie. Zazwyczaj różnice w zasoleniu oddzielają warstwy oceanu, podobnie jak mniej gęsty olej unosi się na powierzchni wody i nie miesza się. Ponieważ jednak powierzchnia oceanu była wyjątkowo słona, różnica między powierzchnią a głębszymi wodami była mniejsza.
„Ocean był wyjątkowo słony na powierzchni, co znacznie utrudniło mieszanie się” - powiedział Campbell.
Teraz wszystko, czego potrzebował ocean, było odrobinę poruszone. A zimy 2016 i 2017 roku dostarczyły łyżki. Duże burze wytwarzały wiatr i fale, które mieszały wodę pionowo, podnosząc ciepłą wodę z dna oceanu, która topiła lód morski.
Skutki utworzonych polian są nadal nieco tajemnicze. Naukowcy odkryli, że wnętrze oceanu pod nimi jest chłodzone o 0,36 stopnia Fahrenheita (0,2 stopnia Celsjusza). Campbell powiedział, że uwolnione ciepło może zmienić lokalne wzorce pogodowe, a nawet zmienić wiatry na całym świecie.
Bardziej niepokojące, powiedział, jest to, że głęboka woda oceanu wystawiona na działanie atmosfery podczas polnyi jest potencjalnie bogata w węgiel. Głębokie wody antarktyczne to cmentarze życia morskiego, które uwalniają węgiel w miarę rozpadu. Campbell powiedział, że jeśli ten węgiel przedostanie się do atmosfery przez polieny, te otwory w wodach otwartych mogą nieznacznie przyczynić się do zmian klimatu.
Campbell powiedział, że to, czy robią to wielonarodowe, wciąż jest w powietrzu, ale nowe badania powinny pomóc naukowcom w ustaleniu większej liczby szczegółów zmieniającego się klimatu Antarktydy. Campbell powiedział, że obecne modele Antarktydy wydają się przewidywać więcej polynyas niż faktycznie istnieją. Teraz modelerzy klimatu będą mieli więcej danych, aby poprawić te prognozy, tworząc lepszą wirtualną Antarktydę do zrozumienia zmian klimatu.
Badania ukazały się 10 czerwca w czasopiśmie Nature.
