Badania wpływu ciepła i pochłaniania dwutlenku węgla w Oceanie Południowym na ziemski klimat
W ostatnich sześciu dekadach jednoczesne pochłanianie ciepła i CO2 przez Ocean Południowy odgrywało kluczową rolę w łagodzeniu tempa globalnego ocieplenia. Niedostatek wiedzy na temat związanych z tym procesów oceanicznych wynika z braku obserwacji w tym ekstremalnym środowisku i trudności z uchwyceniem nieciągłych procesów w różnych skalach w obecnych modelach systemu ziemskiego. Finansowany przez UE projekt SO-CHIC powstał w celu dokładniejszego poznania i ilościowego określenia zmienności budżetu ciepła i węgla w Oceanie Południowym. „Zbadaliśmy kluczowe procesy fizyczne, które kontrolują wymianę między atmosferą, oceanem i lodem morskim, stosując różne podejścia obserwacyjne i modelowe”, tłumaczy koordynator projektu Jean-Baptiste Sallee.
Analiza wpływu niewielkich i krótkotrwałych procesów
Procesy o małej skali (1-10 km) i przejściowe (trwające od kilku dni do tygodni) utrudniają zrozumienie, w jaki sposób Ocean Południowy przenosi ciepło, węgiel i inne ważne pierwiastki z powierzchni do głęboko położonych obszarów. Procesy te zachodzą w warstwie dobrze wymieszanej – części oceanu, w której różne właściwości wody łączą się ze sobą. Właściwości tej warstwy, takie jak głębokość i pływalność, są kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób te pierwiastki przemieszczają się w górę i w dół w oceanie. „Wykazaliśmy, że lokalne i przejściowe procesy, takie jak turbulencje wywołane sztormami lub procesy mezoskalowe i submezoskalowe zachodzące na otwartym oceanie lub na krawędzi lodu morskiego, mogą odgrywać kluczową rolę w przenoszeniu znaczników przez podstawę warstwy dobrze wymieszanej”, wyjaśnia Sallee. Trwają prace mające na celu lepsze oszacowanie wpływu netto tych małoskalowych procesów na cyrkulację Oceanu Południowego i na klimat.
Analiza przyczyn powstawania połynii
Wokół Wzgórza Maud – podmorskiego wzniesienia położonego we wschodniej części Morza Weddella – nietypowe masy wody i strumienie frontalne mogą tworzyć korzystne warunki do powstawania połynii na otwartym morzu. Te ostatnie tworzą bezpośrednie połączenie między powierzchnią a głębokimi wodami oceanicznymi. Taki przepływ jest korzystny dla Wzgórza Maud, ponieważ poziomy ruch wody na dużą skalę sprzyja podziałowi różnych zbiorników wodnych wokół krawędzi tego płaskowyżu. Siła tej cyrkulacji zmienia się sezonowo i jest w dużym stopniu kontrolowana przez wiatry oraz w mniejszym stopniu przez pokrycie lodem morskim. Z kolei lód morski odgrywa kluczową rolę w tworzeniu gęstej wody na antarktycznym lodowcu szelfowym, która jest następnie przekształcana w wyniku odziaływania z innymi lodowcami szelfowymi i cieplejszymi wodami. Gęste wody szelfowe są odprowadzane z szelfu Weddella głównie poprzez kaniony i są powiązane z napływem cieplejszych wód głębinowych.
Analiza procesów kontrolujących wody przydenne
„Związki węgla i ciepło mogą przedostawać się do Oceanu Południowego poprzez tworzenie, odprowadzanie i zużycie wód przydennych. Wody przydenne z Morza Weddella są zużywane przez procesy mieszania w strefie abysalnej, które kontrolują ogólną cyrkulację wody w głębokim oceanie. Nowe odkrycia pokazują, że duże regiony oceaniczne nie są połączone z tym globalnym ruchem wody”, wyjaśnia Sallee. Procesy zachodzące w górnej partii oceanu, wydarzenia związane z tworzeniem połynii oraz tworzenie i zużycie wody przydennej wspólnie odpowiadają za wentylowanie Oceanu Południowego. Wentylacja ta pozwala na propagację sygnałów dotyczących zmiany klimatu na głębokich wodach, które modyfikują strukturę termohalinową Oceanu Południowego. Zmiany te są jednoznaczne w świetle powtarzanych przez wiele dziesięcioleci obserwacji Oceanu Południowego. Zespół SO-CHIC zgromadził i rozpowszechnił nową wiedzę, ale także zadbał o jej praktyczne zastosowanie poza obszarem samego projektu. Wpływ projektu był omawiany w szóstym cyklu oceny Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu, w jego raportach oraz podczas wydarzeń politycznych wysokiego szczebla.
Słowa kluczowe
SO-CHIC, Ocean Południowy, ciepło, węgiel, zmiana klimatu, połynia, Wzgórze Maud, Morze Weddella
