Antarktisen talvijääpakkauksen valtavat aukot ovat avanneet satunnaisesti 1970-luvulta lähtien, mutta syy niiden muodostumiseen on ollut suurelta osin salaperäinen.
Tutkijoilla voi olla vastaus kelluvien robottien ja teknisesti varustettujen sinettien avulla: Ns. Polynyat (venäjän kielen "avoin vesi") näyttävät olevan myrskyjen ja suolan seurausta, toteaa uusi tutkimus.
Polynyat ovat saaneet viime aikoina paljon huomiota, koska kaksi erittäin suurta avattiin Weddellinmerelle vuosina 2016 ja 2017; jälkimmäisessä tapauksessa avoimet vedet ulottuivat 115 097 neliökilometrin (298 100 neliökilometrin) yli, huhtikuussa Geophysical Research Letters -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
Nyt kaikkien aikojen kattavin katsaus merenaolosuhteisiin polynya-muodostumisen aikana paljastaa, että nämä avoimen veden alueet kasvavat lyhyen aikavälin ilmastovaihtelujen ja erityisen ilkeän sään vuoksi. Polynyat myös vapauttavat ilmakehään paljon syvänmeren lämpöä, ja seurauksia tutkijoille on edelleen.
"Se voi muuttaa sääolosuhteita Etelämantereen ympärillä", opiskelujohtaja Ethan Campbell, Washingtonin yliopiston meritutkimuksen jatko-opiskelija, kertoi Live Science: lle. "Mahdollisesti kauempana."
Tarkkaile avointa valtamerta
Tutkijat epäilivät jo myrskyillä olevan merkitystä polynyoiden luomisessa viime vuosina. Ilmakehätutkijoiden huhtikuussa julkaisemassa lehdessä Geofysical Research: Atmospheres viittasi erityisen voimakkaaseen myrskyyn, jonka tuulen nopeus oli jopa 72 mailia tunnissa (117 kilometriä tunnissa) vuonna 2017.
Mutta vaikka vuosien 2016 ja 2017 talvimyrskyt olivat äärimmäisiä, myrskyiset meret ovat normi Antarktiksen talvella, Campbell sanoi.
"Jos se olisi vain myrskyjä, näisimme monta kertaa koko ajan, mutta emme", hän sanoi. Sen sijaan suuret polynyat ovat suhteellisen harvinaisia. Niitä oli kolme suurta vuosina 1974, 1975 ja 1976, mutta mitään merkittävää ei ollut ennen vuotta 2016.
Campbell ja hänen tiiminsä keräsivät tietoja kahdesta robotista, ihmisen kokoisesta kelluksesta, jotka otettiin käyttöön Kansallisen tiedesäätiön rahoittamassa eteläisen valtameren hiili- ja ilmastohavainto- ja malliprojektissa (SOCCOM) Weddellinmerellä. Kellukset ajautuvat virtauksissa noin mailin päässä merenpinnasta, Campbell kertoi keräävän tietoja veden lämpötilasta, suolapitoisuudesta ja hiilipitoisuudesta.
Vertailutarkoituksiin tutkijat käyttivät myös ympäri vuoden Etelämantereen tutkimuslaivoista ja jopa tieteellisistä hylkeistä saatuja havaintoja - villinloukka-eläimiä, jotka on varustettu pienillä välineillä meritietojen keräämiseksi eläinten suorittaessa tavanomaisia matkojaan.
Myrskyiset meret
Yhdessä nämä havainnot selittivät täydellisen tarinan vuosien 2016 ja 2017 polynyoista. Ensimmäinen aineosa, Campbellin mukaan, oli osa ilmastomallia, jota kutsuttiin eteläiseen rengasmuotoon, El Niñon napaversioon. Cambell kertoi, että säännöllinen ilmastomuutos, joka voi kuljettaa tuulia joko kauempana Etelämantereen rannikosta, jolloin ne tulevat heikommiksi tai lähempänä rannikkoa, vahvistuvat. Kun muuttuvuus siirtää tuulet lähemmäksi ja voimakkaammaksi, se luo lämpimämpää, suolaista vettä enemmän Weddellinmeren syvyydestä kylmempään, raikkaampaan meripintaan.
Tämä ilmastokuvio ja myöhemmät nousut muuttivat valtameren pinnan epätavallisen suolaiseksi vuonna 2016, Campbell sanoi, mikä puolestaan helpotti valtameren veden sekoittamista pystysuunnassa. Tyypillisesti suolapitoisuuksien erot pitävät merikerrokset erillään, aivan kuten vähemmän tiheä öljy kelluu veden päällä ja kieltäytyy sekoittumasta. Mutta koska valtameren pinta oli epätavallisen suolainen, pinnan ja syvempien vesien välillä oli vähemmän eroa.
"Valtameri oli pinnalla epätavallisen suolaista, ja se teki esteestä sekoittamisen paljon heikommaksi", Campbell sanoi.
Nyt kaikki tarvittava valtameri oli hieman sekoittamassa. Ja vuosien 2016 ja 2017 talvet toimittivat lusikan. Suuret myrskyt loivat tuulen ja aallot, jotka sekoittivat vettä pystysuoraan, nostaen lämpimän veden meren pohjasta, joka sulatti merijään.
Muodostuneiden polynyylien vaikutukset ovat edelleen hieman salaperäisiä. Tutkijat havaitsivat, että alla oleva valtameren sisustus jäähtyi 0,36 astetta Fahrenheit (0,2 astetta). Tämä vapautuva lämpö voi muuttaa paikallisia sääkuvioita ja jopa muuttaa tuulia maailmanlaajuisesti, Campbell sanoi.
Hänen mukaansa enemmän huolenaihetta on, että polynyan aikana ilmakehään altistunut syvä valtamerivesi on potentiaalisesti hiilirikas. Syvät Etelämantereen vedet ovat meren elämän hautauspaikkoja, jotka vapauttavat hiiltä rapistuessaan. Jos hiili pääsee ilmakehään polynyaanien kautta, nämä avoimen veden aukot voisivat osaltaan vaikuttaa ilmastonmuutokseen, Campbell sanoi.
Se, onko polynyas niin, on edelleen ilmassa, Campbell sanoi, mutta uuden tutkimuksen pitäisi auttaa tutkijoita selvittämään lisätietoja Antarktikan muuttuvasta ilmastosta. Etelämantereen nykyiset mallit näyttävät ennustavan enemmän polynyoja kuin mitä tosiasiassa on olemassa, Campbell sanoi. Nyt ilmastomallinnuttajilla on enemmän tietoa näiden ennusteiden parantamiseksi, luomalla paremman virtuaalisen Etelämannerin ilmastomuutoksen ymmärtämiseksi.
Tutkimus ilmestyi 10. kesäkuuta Nature-lehdessä.
