Forskere identificerer den mekanisme, der er ansvarlig for temperatur- og saltindholdstrapper i det arktiske hav

Forskere ved University of Toronto har identificeret mekanismen, der er ansvarlig for dannelsen af ​​temperatur- og saltholdige "trapper" i det arktiske hav, og løser et mysterium, der har forvirret både oceanografer og klimatologer i mere end et halvt århundrede.

At forstå, hvordan disse vertikale strukturer fungerer, lover at kaste mere lys over årsagerne til og konsekvenserne af hurtigt tab af arktisk havis midt i klimaændringer.

"Vores opdagelse af en ny mekanisme for hydrodynamisk ustabilitet giver indsigt i dannelsen af ​​trappelignende strukturer som følge af blandingen af ​​varmt saltvand og køligere ferskvand," sagde Yuchen Ma, en Ph.D. kandidat i afdelingen for fysik på Det Kunst- og Naturvidenskabelige Fakultet og hovedforfatter af en undersøgelse offentliggjort i Physical Review Fluids beskriver resultaterne.

"Disse strukturer blev først observeret i slutningen af ​​1960'erne, men den mekanisme, der er ansvarlig for deres eksistens, er aldrig blevet forklaret."

Kendt som termohaline trapper, er disse trinlignende variationer af temperatur og saltkoncentration almindelige i en lang række områder af det globale hav.

Resultaterne rapporteret i Physical Review Fluids -som har tiltrukket betydelig positiv respons fra forskersamfundet - bekræft fuldstændigt en tidligere analyse af de samme forfattere offentliggjort i Journal of Fluid Mechanics i 2020, der dokumenterede eksistensen af ​​denne nye hydrodynamiske ustabilitet. Verifikationen blev opnået ved at designe en række direkte numeriske simuleringer af turbulens i det arktiske hav for bedre at forstå den globale havcirkulation.

"Havet opfattes typisk som et meget kaotisk og turbulent miljø, så det er slående at se så stærkt definerede lag af salt og varme i det," siger Ma.

Strømmen af ​​varme ud af havet til den overliggende havis er stærkt forstærket af tilstedeværelsen af ​​termohaline trapper. Derfor er forståelsen af ​​trappedannelsesprocessen i de polare oceaner vigtig for at udvikle fremtidige prognoser for global opvarmning og informere indsatsen for at afbøde tab af havis.

"I denne æra med global opvarmning er det en velkendt kendsgerning, at tabet af havisen i Arktis er et kritisk aspekt af denne globale proces," sagde universitetsprofessor W. Richard Peltier, fra Institut for Fysik, som er en medforfatter til studierne og Ma's Ph.D. vejleder.

"Mens det omfang, hvori trappedannelsen bidrager til dette tab, endnu ikke er kvantificeret, kan vi med sikkerhed sige, at havkomponenten af ​​de klimamodeller, der bruges til at lave fremskrivninger af den globale opvarmningsprocessen, ikke er i stand til at løse trappedannelsesprocessen. "

Forskningen bygger på tidligere arbejde, der fokuserede på at forstå den globale havcirkulation under istidens forhold fra 30.000 til 70.000 år siden.

I den tidligere udviklede model for glacialt klima blev de hurtige overgange fra koldt til varmt vejr vist at være forårsaget af et omfattende "hul" i havisen i det nordlige Atlanterhav som følge af varmestrømning fra havet til havisen . Størrelsen af ​​denne varmestrøm blev bestemt af antagelsen om, at der var dannet en trappe i havet nedenfor. + Udforsk yderligere

At komme til bunden af ​​det arktiske havis fald:Profilering af smeltevandsfordelinger for at styrke havisens forudsigelser