Seal tager havvarmetransportdata til nye dybder

Den antarktiske cirkumpolære strøm flyder i en sløjfe omkring Antarktis, forbinder Atlanterhavet, Stillehavet og Indiske oceaner. Det er en af ​​de mest betydningsfulde havstrømme i vores klimasystem, fordi det letter udvekslingen af ​​varme og andre egenskaber mellem de have, den forbinder.

Men hvordan strømmen overfører varme, især lodret fra det øverste lag af havet til de nederste lag og omvendt, er stadig ikke helt forstået. Denne strøm er meget turbulent, producerer hvirvler - hvirvlende hvirvler af vand, der ligner storme i atmosfæren - mellem 30 til 125 miles (50 til 200 kilometer) i diameter. Det spænder også over omkring 13, 000 miles (21, 000 kilometer) gennem en særlig fjerntliggende og ugæstfri del af verden, hvilket gør det til en af ​​de sværeste strømninger for videnskabsmænd - i hvert fald dem af den menneskelige sort - at observere og måle.

Heldigvis for Lia Siegelman, en gæsteforsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, det barske hav udgjorde ingen udfordring for hendes videnskabelige sidemand:en mærket sydlig elefantsæl.

Udstyret med en specialiseret sensor, der minder om en lille hat, sælen svømmede mere end 3, 000 miles (4, 800 kilometer) på en tre måneders rejse, meget af det gennem det turbulente, hvirvelrige vand i den antarktiske cirkumpolære strøm. Sælen lavede omkring 80 dyk i dybder fra 550 til 1, 090 yards (500 til 1, 000 meter) om dagen i dette tidsrum. Alt imens, den indsamlede en kontinuerlig strøm af data, der har givet ny indsigt i, hvordan varme bevæger sig lodret mellem havlagene i denne flygtige region – indsigt, der bringer os et skridt tættere på at forstå, hvor meget varme fra Solen, havet der er i stand til at absorbere.

For et nyt papir udgivet for nylig i Naturgeovidenskab , Siegelman og hendes medforfattere kombinerede sælens data med satellithøjdemålingsdata. Satellitdataene fra havoverfladen viste, hvor de hvirvlende hvirvler var inden for strømmen, og hvilke hvirvler sælen svømmede igennem. Analyse af det kombinerede datasæt, forskerne var særligt opmærksomme på den rolle, mindre havtræk spillede i vertikal varmetransport. Siegelman var overrasket over resultaterne.

"Disse mellemstore hvirvler er kendt for at drive produktionen af ​​små fronter - pludselige ændringer i vandtæthed svarende til kolde og varme fronter i atmosfæren, " sagde hun. "Vi fandt ud af, at disse fronter var tydelige omkring 500 meter [550 yards] inde i havets indre, ikke kun i overfladelaget, som mange undersøgelser tyder på, og at de spillede en aktiv rolle i vertikal varmetransport."

Ifølge Siegelman, deres analyse viste, at disse fronter fungerer som kanaler, der fører meget varme fra havets indre tilbage til overfladen. "De fleste nuværende modelleringsstudier indikerer, at varmen ville bevæge sig fra overfladen til havets indre i disse tilfælde, men med de nye observationsdata fra sælen, vi fandt ud af, at det ikke var tilfældet, " hun sagde.

Hvorfor det betyder noget

Havets overfladelag kan kun absorbere en begrænset mængde varme før naturlige processer, som fordampning og nedbør, spark ind for at køle det ned. Når dybe havfronter sender varme til overfladen, at varme opvarmer overfladelaget og skubber det tættere på dets varmetærskel. Så i bund og grund, i de områder, hvor denne dynamik er til stede, havet er ikke i stand til at absorbere så meget varme fra Solen, som det ellers kunne.

Nuværende klimamodeller og dem, der bruges til at estimere Jordens varmebudget, tager ikke hensyn til virkningerne af disse småskala-havfronter, men avisens forfattere hævder, at de burde.

"Upræcis repræsentation af disse små fronter kunne betragteligt undervurdere mængden af ​​varme, der overføres fra havets indre tilbage til overfladen og, som en konsekvens, potentielt overvurdere mængden af ​​varme, havet kan absorbere, " sagde Siegelman. "Dette kan være en vigtig implikation for vores klima og havets rolle i at opveje virkningerne af global opvarmning ved at absorbere det meste af varmen."

Forskerne siger, at dette fænomen sandsynligvis også er til stede i andre turbulente områder af havet, hvor hvirvler er almindelige, herunder Golfstrømmen i Atlanterhavet og Kuroshio-udvidelsen i det nordlige Stillehav.

Selvom deres resultater er betydelige, Siegelman siger, at der er behov for mere forskning for fuldt ud at forstå og kvantificere de langsigtede virkninger, disse fronter kan have på det globale hav og vores klimasystem. For eksempel, undersøgelsen er baseret på observationer i det sene forår og forsommeren. Resultaterne kan være mere udtalte i vintermånederne, når disse små fronter har tendens til at være stærkere. Denne forskning vil også drage fordel af yderligere undersøgelser andre steder.