Varmebomberne ødelægger arktisk havis

Et hold ledet af fysiske oceanografer ved Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego, og herunder Bangor University videnskabsmand, viser i en ny undersøgelse, hvordan vandfaner af varmt vand strømmer ind i det arktiske hav fra Stillehavet og accelererer havis smelter nedefra.

Forskningen, der primært er finansieret af Office of Naval Research, beskriver såkaldte undervands-"varmebomber" som en af ​​mange mekanismer, hvorved global opvarmning-drevet indgreb ændrer arten af ​​det arktiske hav hurtigere end næsten noget andet sted på Jorden. Det føjer sig til en voksende mængde af beviser, der tyder på, at arktisk havis, en kilde til global klimastabilitet, kunne forsvinde i større dele af året.

"Hastigheden af ​​accelererende havissmeltning i Arktis har været svær at forudsige nøjagtigt, delvist på grund af alle de komplekse lokale feedbacks mellem is, hav og atmosfære; dette arbejde viser den store rolle i opvarmningen, som havvand spiller som en del af disse tilbagemeldinger, " sagde Jennifer MacKinnon, en fysisk oceanograf hos Scripps, chefforsker for ekspeditionen, og hovedforfatter af papiret.

Undersøgelsen vises i tidsskriftet Naturkommunikation .

Arktis er et usædvanligt hav

Dr. Yueng-Djern Lenn, læser i fysisk oceanografi ved Bangor University's School of Ocean Sciences, sagde, "Det var et privilegium for os at samarbejde med vores amerikanske kolleger om at indsamle til de biogeokemiske målinger, der blev foretaget under dette felteksperiment. Disse næringsstoffer og isotopdata indsamlet af os var nyttige til at spore fanens oprindelse, og gjorde det også muligt for os at udforske indvirkningen af ​​fanedynamikken på dyb næringsstofforsyning til fytoplanktonet, der udføres fra sokkelhavene ind i det centrale Beaufort-havbassin."

Arktis er et usædvanligt hav, idet det er lagdelt - eller lagdelt - af saltholdighed i stedet for temperatur. De fleste verdenshave har varmere, lettere vand nær overfladen og koldere, tættere vand nedenfor. I Arktis, imidlertid, der er et overfladelag, der er koldt, men meget friskt, påvirket af flodudstrømning og accelererende isafsmeltning. Varm, relativt salt vand kommer ind fra Stillehavet gennem Beringstrædet og derefter Barrow Canyon ud for Alaskas nordlige kyst, der fungerer som en dyse, når vandet strømmer gennem den smalle passage.

Fordi dette vand er saltere end det arktiske overfladevand, det er tæt nok til at "subducere, " eller dyk nedenunder, det friske arktiske overfladelag. Dens bevægelse skaber lommer af meget varmt vand, der lurer under overfladevand. Forskere har set disse lommer af varmt vand under overfladen styrkes i løbet af det sidste årti.

Disse lommer kendt som "varmebomber" er lige stabile nok til at kunne holde i måneder eller år, hvirvlende langt mod nord under hovedisen nær nordpolen, og destabilisere den is, da varmen i dem gradvist men støt diffunderer opad for at smelte isen. Indtil nu, selvom, processen, hvorved det varme vand subduceres, er hverken blevet observeret eller forstået. Uden den forståelse, klimaforskere har ikke været i stand til at inkludere denne vigtige effekt i prognosemodeller, hvoraf nogle underforudsiger accelererende havissmeltning. I betragtning af at tilstrømningen af ​​varmt vand fra Stillehavet er vokset i løbet af det sidste årti eller deromkring, dette arbejde føjer til en voksende mængde beviser for, at arktisk havis, en kilde til global klimastabilitet, kunne forsvinde store dele af året.

Arbejdet fremhæver vigtigheden af ​​samarbejde på tværs af flere institutioner

I en ekspedition i 2018 finansieret af US Office of Naval Research, videnskabsmænd fangede for første gang en af ​​disse dramatiske subduktionsbegivenheder på akt. Gruppen brugte en kombination af nye oceanografiske instrumenter udviklet af Multiscale Ocean Dynamics-gruppen på Scripps, satellitobservationer analyseret af kolleger ved University of Miami, profilering af flydedata fra National Oceanic and Atmospheric Administration, biologiske prøver indsamlet af britiske og tyske kolleger, der arbejder i et projekt kendt som Changing Arctic Ocean, og detaljeret dataanalyse af kolleger på flere andre institutioner.

"Gruppens succes fremhæver de nye perspektiver, vi kan se på den naturlige verden, når vi ser på den på nye måder, " sagde Scripps oceanograf Matthew Alford.

"Denne detaljerede visning af de komplicerede processer, der styrer arktisk varmetransport, ville ikke have været mulig uden flere samtidige instrumentsuiter, herunder fjernmåling og brugerdefinerede skibsprofiler og autonome profiler udviklet hos Scripps, " han sagde.

Instrumenter fra Scripps Multiscale Ocean Dynamics-gruppen inkluderer en specialbygget "Fast CTD"-sensor, der laver meget hurtige profiler fra skibet, og en autonom "Wirewalker", der bruger strøm fra havbølger til at drive profilmålinger. Disse instrumenter gør det muligt for forskere at få billeder i høj opløsning af komplekse havprocesser, og dermed bedre forstå, hvordan de fungerer i detaljer.

Dette arbejde fremhæver også vigtigheden af ​​samarbejde på tværs af flere institutioner, mellem flere amerikanske finansieringsbureauer, og med internationale partnere; den dybde af indsigt, der opnås her, udspringer af den mangfoldighed af værktøjer og perspektiver, som disse samarbejder bringer.

Samarbejde med forskere i Storbritannien og Tyskland viser, at dette varme underjordiske vand også bærer unikke biogeokemiske egenskaber ind i Arktis. Denne blanding af organismer og kemikalier forventes at få vigtige konsekvenser for det skiftende arktiske økosystem.