Недавно опубликованное в научном журнале Nature исследование исследователей из ETH Zurich, Центра изучения океана Гельмгольца GEOMAR в Киле и Гамбургского университета теперь описывает возможную причину такого опреснения вод Южного океана.В своем исследовании ученые впервые описывают, что конвейерная лента морского льда вокруг Антарктиды значительно укрепилась, и что связанные с этим потоки пресной воды в открытый Южный океан могут объяснить распределение солености Южного океана и его недавние изменения. Эта конвейерная лента состоит из образования морского льда вдоль побережья Антарктики, закрепляющего воду во льду, переноса этой замороженной воды на север и последующего высвобождения этой воды при таянии у кромки морского льда.Дрейфующий антарктический морской лед
Это может показаться парадоксальным, но в то время как морской лед в Арктике быстро сокращается, морской лед, окружающий антарктический континент, фактически расширяется, несмотря на глобальное потепление. Спутниковые наблюдения показывают, что максимальный ледяной покров в Южном океане сейчас простирается дальше на север, чем 30 лет назад. Это расширение происходит главным образом из-за более сильного переноса морского льда, который отодвинул край морского льда дальше на север.
Новое исследование показывает существенные последствия для солености океана: антарктический морской лед образуется и тает каждый год. Во время максимальной протяженности он занимает площадь в 18 миллионов квадратных километров, что примерно совмещает территорию США и Канады.Во время процесса замораживания соль в морской воде удаляется, тем самым повышая соленость оставшейся морской воды. Когда лед тает, пресная вода сбрасывается обратно в океан, тем самым освежая его.
Лед в основном образуется у побережья Антарктиды.Сильные ветры и океанские течения разгоняют морской лед более чем на 1000 км к северу через открытое море. Самый северный край морского льда расположен примерно на 60 градусах южной широты.
Здесь весной лед начинает таять, выпуская в океан пресную воду.Талая вода освежает промежуточные воды АнтарктикиХолодная талая вода, попадающая в морскую воду, охлаждает и освежает поверхность океана.
Под воздействием ветра и других факторов эта модифицированная водная масса затем опускается ниже более теплых поверхностных вод, образуя так называемую антарктическую промежуточную воду со сравнительно низкой соленостью. На глубинах от 600 до 1500 метров эта вода в виде языка простирается на север, кончик которого простирается до экватора, а в восточной части Атлантического океана даже до побережья Пиренейского полуострова.«Наше исследование показывает, что низкая соленость промежуточных вод Антарктики в основном объясняется пресной водой, выделяющейся из морского льда», — говорит доктор Маттиас Мюнних, преподаватель физической океанографии в ETH Zurich и принимавший активное участие в исследовании.Постоянный рост притока пресной воды«Количество пресной воды, попавшей из морского льда в поверхностные воды открытого океана и промежуточные воды Антарктики, значительно увеличилось за последние десятилетия.
Впервые мы смогли количественно оценить эти изменения, которые предположительно вызваны более сильными южными ветрами. в этот период », — говорит ведущий автор исследования Алекс Хауманн, докторант группы физики окружающей среды и Центра моделирования климатических систем ETH Zurich.Согласно их расчетам, Алекс Хауман и его коллеги подсчитали, что перенос пресной воды морским льдом увеличился на 20 процентов за период с 1982 по 2008 год. Это могло бы вызвать опреснение морской воды в зоне таяния на до 0,02 грамма на килограмм морской воды за десятилетие. «Эта цифра совместима с долгосрочными рекордами», — говорит Николас Грубер, профессор физики окружающей среды ETH Zurich и доктор философии Алекса Хауманна. советник.
«Исследования, проводимые в течение многих лет, показали, что промежуточные воды Антарктики сильно освежаются», — объясняет он. Однако ученые предположили, что это явление произошло из-за увеличения количества осадков над Южным океаном. «Но изменения количества осадков, реконструированные в моделях погоды и климата, слишком малы, чтобы можно было объяснить наблюдаемое опреснение». Таким образом, профессор ETH уверен: «Это должно быть усиление переноса пресной воды на север морским льдом, во многом ответственное за это изменение».
Влияние на глобальный климатМорской лед влияет не только на соленость морской воды, но и на ее стратификацию.
Вода с низкой соленостью легче, чем более соленая, и поэтому плавает на поверхности. Таким образом, если поверхностная вода становится более свежей и, следовательно, более легкой, более соленой и тяжелой глубокой воде становится труднее подняться на поверхность.Это делает более устойчивым вертикальное расслоение водных масс.
В свою очередь, стратификация определяет, как различные водные массы взаимодействуют друг с другом и с атмосферой, поглощая парниковые газы, такие как углекислый газ, и тепло.«Более стабильная стратификация теоретически может привести к более сильному поглощению углекислого газа Южным океаном, потому что менее глубокая вода, богатая СО2, поднимается на поверхность, где выделяет углекислый газ в атмосферу», — объясняет профессор Грубер. В случае жары будет иметь место обратная ситуация: более стабильный океан фактически будет поглощать меньше тепла.
Долгое время исследователи полагали, что обмен теплом и углекислым газом контролируется в основном сменой сильных ветров, характерных для этого региона. Однако исследование, проведенное группой профессора Грубера, показывает, что система намного сложнее.
Изменения морского льда вокруг Антарктики могут сыграть гораздо более важную роль, чем считалось ранее.«В прошлом мы уделяли гораздо больше внимания изменениям морского льда в Арктике, потому что он так резко сокращается. Однако в долгосрочной перспективе изменения в Антарктике могут иметь гораздо большее значение для нашего климата, поскольку они имеют большое значение. влияние на тепловой баланс поверхности планеты и уровень углекислого газа в атмосфере », — говорит Алекс Хауманн.Пока не ясно, усилились ли южные ветры из-за антропогенного изменения климата или это просто естественные колебания. «Если бы эти изменения были вызваны человеком, это было бы драматическим последствием деятельности человека для климата и экосистемы в одном из самых удаленных и пока что наиболее нетронутых регионов Земли».
До сих пор Южный океан действовал как регулятор климата и поглотитель углерода: климатические модели показывают, что этот океан поглотил около трех четвертей избыточного тепла. Южный океан также поглотил около половины общего количества антропогенного углекислого газа, поглощенного мировым океаном.