Forsker opdager ny vej til varmetransport i havet

Varme transporteres gennem havet af et dybhavscirkulationssystem, kendt som det globale varmetransportbånd, som konstant cirkulerer vand rundt på kloden og er med til at balancere jordens klima.

En af de øverste grene af dette transportbånd, kendt som den indonesiske gennemstrømning (ITF), er en havstrøm, der strømmer gennem forskellige kanaler mellem Borneo og Ny Guinea, mere end 9, 000 miles fra Delaware.

Mens mange af disse kanaler har været kendt af forskere i årevis, University of Delawares Xiao-Hai Yan forskerhold har afsløret en hidtil ukendt vej, der transporterer varme fra Stillehavet til Det Indiske Ocean, og endnu længere til det sydlige ocean, som omgiver Antarktis.

En nylig undersøgelse, ved hjælp af modeller og data fra 2003-2012 af Yan og kolleger ved Princeton University, Xiamen University og University of Texas i Austin, afslørede, at det varme vand muligvis tager en genvej i det østlige Indiske Ocean langs Australiens vestkyst. Dette varme vand gør sin vej til det sydlige ocean hurtigere end tidligere kendt eller rapporteret - og afslører en vigtig forbindelse mellem Indo-Stillehavet og det sydlige ocean under et La Ninã vejrmønster, som er nedkølingen af ​​Stillehavet langs ækvator.

"Når varme strømmer fra Stillehavet til Det Indiske Ocean, vi forventer, at varme følger den sydlige ækvatorialstrøm fra den indonesiske gennemstrømning ned til Afrikas østkyst, " sagde Yan, Mary A.S. Lighthipe professor i marine studier og direktør for UD's Center for Remote Sensing i College of Earth, Ocean, og miljø. "I stedet, dataene og modelresultaterne viste, at det unormalt varme vand rejste tættere på det vestlige Australien, tyder på, at andre processer drev vandet sydpå."

Denne øgede overførsel af varmt vand mod syd har vigtige klimakonsekvenser, Liao, sagde en medforfatter fra Princeton University. Det kan påvirke mængden af ​​regn, der falder over Australiens vestkyst og øge hyppigheden af ​​"varme begivenheder", der kan forårsage koralblegning, et fænomen, hvor koraller udstøder de symbiotiske alger, der lever inde i deres væv, som reaktion på varmestress, udsætter dem for større risiko for dødelighed. Australiens Great Barrier Reef er stadig ved at komme sig efter ødelæggende blegningshændelser i 2016 og 2017, som følge af vedvarende høje havtemperaturer midt i et stærkt El Niño-vejrmønster.

Opdagelsen har implikationer for studiet af klimaændringer og kan informere, hvad forskere i øjeblikket ved om global opvarmning.

Et globalt forbundet system

I undersøgelsen, Yan og hans kolleger så på, hvordan havets varmeindhold varierede 700 meter (næsten 3, 000 fod) under havoverfladen i Det Indiske Ocean fra 2003-2012, et tidsrum, hvor en unormalt stor mængde varme siges at være blevet transporteret fra Stillehavet til Det Indiske Ocean.

Denne undersøgelse af varmeindholdet blev udført ved hjælp af numeriske modelsimuleringer, data, der blev målt af skibe og dybhavsfjernmåling, som er datamining ved hjælp af satellit målt overfladetemperatur, saltholdighed og havniveau.

Forskerne brugte en ny, state-of-the-art global klimamodel kendt som Community Earth System Model (CESM) til at forstå de fysiske processer, såsom vindmønstre, som kan have bidraget til denne ændring.

Baseret på dette fund, Yan og hans kolleger teoretiserer, at denne genvej kan have intensiveret varmetransporten mellem havbassiner i de forskellige halvkugler ved at give en ny rute for varmere vand til at rejse direkte fra det tropiske Indiske Stillehav til det sydlige Ocean.

Det er vigtigt at forstå dette link, fordi havet er et globalt forbundet system, og temperaturer der kan påvirke havoverfladetemperaturer (SST) og saltholdighed betydeligt andre steder, såsom Atlanterhavet. For eksempel, højere tropisk atlantisk SST kan svække det store system af havstrømme, der fører varmt vand fra troperne nordpå ind i Nordatlanten, kendt som Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), men kan også udløse opvarmning eller afkøling-El Niño/La Niña-lignende SST-anomalier i det tropiske Stillehav.

Begge disse scenarier har dybtgående indvirkning på klimasystemer, der kan manifestere sig i ekstreme vejrmønstre, som dem, man oplevede i efteråret med orkanerne Florence og Michael, som gik i land i Carolinas og langs Florida panhandle, men også berørte kystområder så langt nordpå som Delmarva-halvøen, New Jersey og New York.

Forskerne rapporterede for nylig deres resultater i det videnskabelige tidsskrift Klimadynamik .

Medforfattere på undersøgelsen inkluderer Enhui Liao, avisens hovedforfatter og en tidligere ph.d.-studerende af Yan's nu ved Princeton University; Jiang Yuwu fra Xiamen University i Kina og Autumn N. Kidwell fra University of Texas i Austin.

Eksperter i varmefordeling

Yan og medlemmer af hans laboratorium har brugt år på at studere det, der er kendt som pauseperioden for global opvarmning, observeret fra 1998 til 2013 og forårsaget af varmefordeling og lagring i det dybe hav. Yan forklarede, at i løbet af denne periode blev næsten alle havbassinernes dybe lag varmere.

I en efterfølgende undersøgelse, rapporteret i Naturvidenskabelige rapporter , Yan og Lu Han, en tidligere UD kandidatstuderende, så specifikt på de mekanismer, der forårsagede overdreven varmeakkumulering i Agulhas-regionen.

Agulhas-regionen refererer til havvandene ud for den sydlige spids af Afrika, og anses for at være en af ​​de hurtigst opvarmende regioner i verden i løbet af de sidste par årtier. Data understøtter, at vandet i Agulhas-regionen fik mere varme i pauseperioden end tidligere accelerationsperioder for global opvarmning i samme region. Det er også en vigtig oceanisk dræn for overskydende varme fundet i havet, fordi den globale gennemsnitlige overfladetemperatur havde vist, at opvarmningen i de fleste andre områder af havet aftog i pauseperioden.

"I pauseperioden for global opvarmning fra 1998 til 2013, det sydlige ocean inklusive Agulhas-regionen var aldrig blevet bremset. Det varmede stadig, " sagde Yan.

Ifølge Han og Yan, øget saltholdighed i havet i pausen var hovedsageligt ansvarlig for den indre havopvarmning. Denne stigning i saltholdighed tvang varmen til at bevæge sig vandret, i stedet for at følge vandsøjlens nedadgående, lodret bevægelse, som det var typisk i accelerationsperioden. Denne vandrette forcering, Yan sagde, førte til højere temperaturer i havets indre i en tid, hvor det meste af havet viste et fald i overfladetemperaturen.

Ud over, de fandt ud af, at Agulhas-strømmen og Agulhas-lækagen - en strøm af vand, der driver ind i Atlanterhavet i stedet for at gå til Det Indiske Ocean på sin normale bane - tjener som veje for varme, der skal transporteres mellem Det Indiske Ocean og det sydlige Atlanterhav.

Taget sammen, resultaterne fra disse to artikler afslører vigtige forbindelser mellem den skjulte varmetransport og omfordeling på tværs af havområder, som kan påvirke vores globale klimasystem betydeligt.

"De forbinder klimaændrings-"afbryderen" ved Atlanterhavet og "motoren" ved det vestlige Stillehav sammen, " sagde Yan.