Antarktis bundfarvande opfrisker med uventet hastighed

I de kolde dybder langs havbunden, Antarktis bundvand er en del af et globalt kredsløbssystem, leverer ilt, kulstof- og næringsrige farvande til verdenshavene. I løbet af det sidste årti, forskere har overvåget ændringer i disse farvande. Men en ny undersøgelse fra Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) tyder på, at disse ændringer selv ændrer sig på uventede måder, med potentielt betydelige konsekvenser for havet og klimaet.

I et papir udgivet 25. januar i Videnskab fremskridt , et team ledet af WHOI -oceanografer Viviane Menezes og Alison Macdonald rapporterer, at Antarctic Bottom Water (AABW) er frisket op med en overraskende hastighed mellem 2007 og 2016 - et skifte, der kan ændre havcirkulationen og i sidste ende bidrage til stigende havniveauer.

"Hvis du ændrer cirkulationen, du ændrer alt i havet, sagde Menezes, en postdoktor i WHOI og undersøgelsens hovedforfatter. Havcirkulation driver bevægelsen af ​​varmt og koldt vand rundt om i verden, så det er vigtigt at lagre og regulere varme og spiller en nøglerolle i Jordens temperatur og klima. "Men vi har ikke hele historien endnu. Vi har nogle nye stykker, men vi har ikke hele puslespillet. "

Puslespillet i sig selv er ikke nyt:tidligere undersøgelser tyder på, at AABW har været under betydelige ændringer i årtier. Siden 1990'erne har et internationalt program med gentagne undersøgelser har periodisk taget stikprøver på visse havbassiner rundt om i verden for at spore cirkulationen og forholdene på disse steder over tid. Langs en række websteder, eller "stationer, "der strækker sig fra Antarktis til det sydlige Indiske Ocean, forskere har sporet betingelserne for AABW - et lag dybt koldt vand mindre end 0 ° C (det forbliver flydende på grund af dets saltindhold, eller saltholdighed), der bevæger sig gennem det afgrundsdybe hav, blandes med varmere farvande, når det cirkulerer rundt om kloden i det sydlige hav og nordpå i alle tre af de store havbassiner.

AABW dannes langs de antarktiske ishylder, hvor stærk vind køler åbne områder af vand, kaldet polynyaer, indtil noget af vandet fryser. Saltet i vandet fryser ikke, imidlertid, så det ufrosne havvand omkring isen bliver saltere. Saltet gør vandet tættere, får det til at synke til havets bund.

"Disse farvande menes at være grundlaget for den store globale havcirkulation, "sagde Macdonald, en WHOI senior forskningsspecialist og undersøgelsens medforfatter. "Bundvand i Antarktis får sine egenskaber fra atmosfæren - f.eks. opløst kulstof og ilt - og sender dem dybt ned i havet. Derefter, når vandet bevæger sig rundt om kloden, det blandes med vandet omkring det, og de begynder at dele hinandens egenskaber. Det er som at trække vejret dybt og lade det gå langsomt, over årtier eller endda århundreder. "

Som resultat, den frigide strøm spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​cirkulationen, temperatur, og tilgængelighed af ilt og næringsstoffer i verdenshavene, og fungerer både som et barometer for klimaforandringer og en faktor, der kan bidrage til den ændring.

En tidligere undersøgelse ved hjælp af dataene fra gentagne undersøgelser viste, at AABW var blevet varmere og frisket (vokset mindre saltvand) mellem 1994 og 2007. Da Macdonald og Menezes besøgte stationen igen, de målte, hvordan AABW har ændret sig i årene siden.

I den australske sommer 2016, de sluttede sig til besætningen på forskningsskibet R/V Revelle og sejlede nordpå fra Antarktis til Australien, trodser hyppige storme for at indsamle prøver hver 30. sømil. I et skibslaboratorium, de analyserede prøverne ved hjælp af data fra ledningsevne-temperatur-dybde (CTD) sensorer, som måler vandets saltholdighed, temperatur og andre egenskaber, med støtte fra studieforfatter Courtney Schatzman fra Scripps Institution of Oceanography, der har behandlet rådata.

Teamet fandt ud af, at den tidligere opdagede opvarmningstendens er fortsat, dog i et noget langsommere tempo. Den største overraskelse, imidlertid, var dens mangel på salthed:AABW i denne region er vokset friskere fire gange hurtigere i det sidste årti end den gjorde mellem 1994 og 2007.

"Jeg troede, 'Åh wow!' da jeg så ændringen i saltholdighed, "sagde Menezes." Du indsamler dataene, og nogle gange bruger du 2 til 3 år på at finde noget, men denne gang vidste vi, hvad vi havde inden for få timer, og vi vidste, at det var meget uventet. "

Sådan et skift, var det globalt, kan forstyrre havcirkulationen og havniveauet betydeligt.

"Det friskere og varmere vand er, jo mindre tæt det vil være, og jo mere det vil udvide og optage mere plads - og det fører til stigende havniveau, "Sagde Macdonald." Hvis disse farvande ikke længere synker, det kan have vidtrækkende virkninger for globale havcirkulationsmønstre. "

Spørgsmål er stadig omkring årsagen til skiftet. Menezes og Macdonald antager, at opfriskningen kan skyldes en nylig landskabsskiftende begivenhed. I 2010, et isbjerg på størrelse med Rhode Island kolliderede med Antarktis Mertz Glacier Tongue, udskæring af en mere-end-1, 000 kvadratkilometer stykke og omformning af icescape på George V/Adelie Land Coast, hvor AABW observeret i denne undersøgelse menes at danne. Den efterfølgende smeltning friskede dramatisk vandene der op, som muligvis også har opdateret AABW'en. Fremtidige undersøgelser kunne bruge kemisk analyse til at spore vandene tilbage til stedet for kollisionen og kælvning og bekræfte hypotesen.