Tropical Pacific er en stor spiller inden for global havvarmetransport

Langt fra det store, faste vandmasser, oceanografer troede, at de var for et århundrede siden, oceaner i dag er kendt for at være indbyrdes forbundne, stærkt indflydelsesrige agenter i Jordens klimasystem.

Et stort vendepunkt i vores forståelse af havcirkulationen kom i begyndelsen af ​​1980'erne, da forskning begyndte at indikere, at vand flød mellem fjerntliggende regioner, et koncept kaldte senere det "store havtransportbånd".

Teorien holder det varmt, lavt vand fra det sydlige Stillehav flyder til de indiske og atlantiske oceaner, hvor, ved at støde på det kolde arktiske vand, det køler og synker til stor dybde. Dette kolde vand cykler derefter tilbage til Stillehavet, hvor det genopvarmes og stiger til overfladen, begynder cyklussen igen.

Denne vandvandring har længe været antaget at spille en afgørende rolle i cirkulation af varmt vand, og dermed varme, rundt om i verden. Uden det, estimater sætter de gennemsnitlige vintertemperaturer i Europa flere grader køligere.

Imidlertid, nyere forskning tyder på, at disse havvandstier i global skala kan spille en mindre rolle i Jordens varmebudget end traditionelt troet. I stedet, en region laver måske det meste af de tunge løft.

Et papir udgivet i april i Naturgeovidenskab af Gael Forget, en forsker i MIT Department of Earth, Atmosfærisk og planetarisk videnskab (EAPS) og medlem af programmet i atmosfærer, Oceaner, og klima, og David Ferreira, lektor ved Institut for Meteorologi ved University of Reading (og tidligere EAPS postdoc), fandt ud af, at global havvarmetransport er domineret af varmeeksport fra det tropiske Stillehav.

Ved hjælp af en state-of-the-art havcirkulationsmodel med næsten komplette globale havdatasæt, forskerne demonstrerede den overvældende overvægt af det tropiske Stillehav i fordelingen af ​​varme over hele kloden, fra ækvator til polerne. I særdeleshed, de fandt regionen eksportere fire gange så meget varme, som der importeres i Atlanterhavet og Arktis.

"Vi sætter ikke spørgsmålstegn ved, at der går meget vand fra et bassin til et andet, "siger Glem." Det, vi siger, er, nettoeffekten af ​​disse strømme på varmetransport er relativt lille. Dette resultat indikerer, at det globale transportbånd måske ikke er den mest nyttige ramme til forståelse af global havvarmetransport. "

Opdatering af ECCO

Undersøgelsen blev udført ved hjælp af en moderniseret version af en global oceancirkulationsmodel kaldet Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO). ECCO er hjernebarn af Carl Wunsch, EAPS professor emeritus i fysisk oceanografi, der forestillede sig dens massive virksomhed i 1980'erne.

I dag, ECCO betragtes ofte som den bedste registrering af havcirkulation til dato. For nylig, Glem har stået i spidsen for omfattende opdateringer til ECCO, resulterer i fjerde generation, som siden er blevet adopteret af NASA.

En af de store opdateringer foretaget under Forget's ledelse var tilføjelsen af ​​Ishavet. Tidligere versioner udelad området på grund af et gitterdesign, der pressede opløsning ved polerne. I den nye version, imidlertid, nettet efterligner mønsteret af en volleyball, med seks lige fordelte netområder, der dækker kloden.

Glem og hans samarbejdspartnere tilføjede også nye datasæt (om ting som havis og geotermiske varmestrømme) og forfinede behandlingen af ​​andre. For at gøre det, de udnyttede fremkomsten af ​​verdensomspændende dataindsamlingsindsatser, ligesom ARGO, som i 15 år har implementeret autonome profilflåd over hele kloden for at indsamle havtemperatur- og saltindholdsprofiler.

"Dette er gode eksempler på den slags datasæt, vi har brug for at informere dette problem på global skala, "siger Glem." De er også den slags datasæt, der har givet os mulighed for at begrænse afgørende modelparametre. "

Parametre, som repræsenterer begivenheder, der forekommer på for lille en skala til at indgå i en models endelige opløsning, spiller en vigtig rolle for, hvor realistiske modellens resultater er (med andre ord, hvor tæt dens fund stemmer overens med det, vi ser i den virkelige verden). En af mange opdateringer Glemt foretaget til ECOO involverede evnen til at justere (inden for modellen) parametre, der repræsenterer blanding af havet i lille skala og mesoskala.

"Ved at lade estimeringssystemet justere disse parametre, vi forbedrede tilpasningen til dataene betydeligt, «siger Glem.

Balancegangen

Med en ny og forbedret grundlæggende ramme, Glem og Ferreira søgte derefter at løse et andet omstridt problem:hvordan man bedst måler og fortolker havvarmetransport.

Havets varmetransport beregnes som både produktet af havvandstemperatur og -hastighed og varmeudveksling mellem havet og atmosfæren. Hvordan man balancerer disse begivenheder - varmeudveksling fra "kilden til synke" - kræver, at man undersøger, hvilke faktorer der har størst betydning, og hvor.

Glem og Ferreiras er den første ramme, der forener både de atmosfæriske og oceaniske perspektiver. Kombination af satellitdata, som fanger skæringspunktet mellem luft og havoverflade, med feltdata om, hvad der sker under overfladen, forskerne skabte en tredimensionel repræsentation af, hvordan varme overføres mellem luften, havoverflade, og havsøjler.

Deres resultater afslørede et nyt perspektiv på havets varmetransport:at netto havvarme omfordeling primært finder sted inden for oceaniske bassiner frem for via de globale havvandsveje, der udgør det store transportbånd.

Da forskerne fjernede indre havvarme sløjfer fra ligningen, de fandt ud af, at omfordeling af varme i Stillehavet var den største kilde til varmeveksling. Regionen, de fandt, dominerer overførsel af varme fra ækvator til polerne i begge halvkugler.

"Vi synes, at dette er et virkelig vigtigt fund, "siger Glem." Det tydeliggør mange ting og, forhåbentlig, sætter os, som et fællesskab, på stærkere fod med hensyn til bedre forståelse af havets varmetransport. "

Fremtidige konsekvenser

Resultaterne har dybe konsekvenser for, hvordan forskere kan observere og overvåge havet fremover, siger Glem.

"Det samfund, der beskæftiger sig med havvarmetransport, på havsiden, har en tendens til at fokusere meget på forestillingen om, at der er et område med tab, og overser måske lidt, hvor vigtigt gevinstområdet kan være, «siger Glem.

I praksis, dette har betydet fokus på de nordatlantiske og arktiske oceaner, hvor varmen går tabt, og mindre fokus på det tropiske Stillehav, hvor havet får varme. Disse synspunkter dikterer ofte prioriteter for finansiering og observationsstrategier, herunder hvor instrumenter indsættes.

"Nogle gange er det en balance mellem at lægge mange målinger et bestemt sted, som kan koste mange penge, kontra at have et program, der virkelig forsøger at dække en global indsats, "siger Glem." De to ting konkurrerer nogle gange med hinanden. "

I artiklen, Glem og Ferreira gør den sag, at vedvarende observation af det globale hav som helhed, ikke kun få steder og porte, der adskiller havområder, er afgørende for at overvåge og forstå havvarmetransport.

Glem også anerkender, at resultaterne strider mod nogle etablerede tankeskoler, og er ivrig efter at fortsætte forskningen på området og høre forskellige perspektiver.

”Vi forventer at stimulere til en vis debat, og jeg tror, ​​det bliver spændende at se, "siger Glem." Hvis der er pushback, desto bedre. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.