In de koude diepten langs de zeebodem, Antarctische bodemwateren maken deel uit van een wereldwijde bloedsomloop, het leveren van zuurstof-, koolstof- en voedselrijke wateren naar de wereldzeeën. Over de afgelopen tien jaar, wetenschappers hebben veranderingen in deze wateren gevolgd. Maar een nieuwe studie van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) suggereert dat deze veranderingen zelf op onverwachte manieren verschuiven, met mogelijk aanzienlijke gevolgen voor de oceaan en het klimaat.

In een paper gepubliceerd op 25 januari in wetenschappelijke vooruitgang , een team onder leiding van WHOI-oceanografen Viviane Menezes en Alison Macdonald meldt dat Antarctic Bottom Water (AABW) tussen 2007 en 2016 in een verrassend tempo is opgefrist - een verschuiving die de oceaancirculatie zou kunnen veranderen en uiteindelijk zou kunnen bijdragen aan de stijgende zeespiegel.

"Als je de circulatie verandert, je verandert alles in de oceaan, zei Menezes, een postdoctoraal onderzoeker van de WHOI en de hoofdauteur van de studie. Oceaancirculatie drijft de beweging van warm en koud water over de hele wereld aan, het is dus essentieel voor het opslaan en reguleren van warmte en speelt een sleutelrol in de temperatuur en het klimaat op aarde. "Maar we hebben nog niet het hele verhaal. We hebben een aantal nieuwe stukken, maar we hebben niet de hele puzzel."

De puzzel zelf is niet nieuw:eerdere studies suggereren dat AABW al tientallen jaren aanzienlijke veranderingen ondergaat. Sinds de jaren 1990, een internationaal programma van herhaalde onderzoeken heeft periodiek bepaalde oceaanbekkens over de hele wereld bemonsterd om de circulatie en omstandigheden op deze plekken in de loop van de tijd te volgen. Langs een reeks sites, of "stations, " dat zich uitstrekt van Antarctica tot de zuidelijke Indische Oceaan, onderzoekers hebben de omstandigheden van AABW gevolgd - een laag diep koud water van minder dan 0 ° C (het blijft vloeibaar vanwege het zoutgehalte, of zoutgehalte) die door de abyssale oceaan beweegt, vermengd met warmer water terwijl het over de hele wereld circuleert in de Zuidelijke Oceaan en noordwaarts in alle drie de grote oceaanbekkens.

De AABW vormt zich langs de Antarctische ijsplaten, waar harde wind open watergebieden verkoelt, genaamd polynya's, totdat een deel van het water bevriest. Het zout in het water bevriest niet, echter, zodat het niet-bevroren zeewater rond het ijs zouter wordt. Het zout maakt het water dichter, waardoor het naar de bodem van de oceaan zinkt.

"Deze wateren worden beschouwd als de basis van de grootschalige wereldwijde oceaancirculatie, " zei Macdonald, een senior onderzoeksspecialist van de WHOI en de co-auteur van de studie. "Antarctisch bodemwater krijgt zijn kenmerken van de atmosfeer, bijvoorbeeld opgeloste koolstof en zuurstof - en stuurt ze diep de oceaan in. Vervolgens, terwijl het water over de aarde beweegt, het vermengt zich met het water eromheen en ze beginnen elkaars eigenschappen te delen. Het is alsof je diep ademhaalt en het heel langzaam laat gaan, decennia of zelfs eeuwen."

Als resultaat, de ijskoude stroom speelt een cruciale rol bij het reguleren van de bloedsomloop, temperatuur, en beschikbaarheid van zuurstof en voedingsstoffen in de wereldzeeën, en dient als zowel een barometer voor klimaatverandering als een factor die kan bijdragen aan die verandering.

Uit een eerder onderzoek met herhaalde onderzoeksgegevens bleek dat AABW tussen 1994 en 2007 was opgewarmd en opgefrist (minder zout geworden). Toen Macdonald en Menezes de rij stations opnieuw bezochten, ze hebben gemeten hoe AABW in de jaren daarna is veranderd.

Tijdens de Australische zomer van 2016, ze voegden zich bij de bemanning van het onderzoeksschip R/V Revelle en voeren noordwaarts van Antarctica naar Australië, het trotseren van frequente stormen om elke 30 zeemijl monsters te verzamelen. In een laboratorium aan boord, ze analyseerden de monsters met behulp van gegevens van geleidbaarheid-temperatuur-diepte (CTD) -sensoren, die het zoutgehalte van het water meten, temperatuur en andere eigenschappen, met steun van studie co-auteur Courtney Schatzman van de Scripps Institution of Oceanography, die de ruwe data heeft verwerkt.

Het team ontdekte dat de eerder gedetecteerde opwarmingstrend zich heeft voortgezet, zij het in een wat langzamer tempo. De grootste verrassing, echter, was het gebrek aan zout:AABW in deze regio is het afgelopen decennium vier keer sneller verser geworden dan tussen 1994 en 2007.

"Ik dacht, 'Oh Allemachtig!' toen ik de verandering in het zoutgehalte zag, " zei Menezes. "Je verzamelt de gegevens en soms ben je 2 tot 3 jaar bezig om iets te vinden, maar deze keer wisten we binnen enkele uren wat we hadden, en we wisten dat het heel onverwacht was."

Zo'n verschuiving, was het wereldwijd, zou de oceaancirculatie en de zeespiegel aanzienlijk kunnen verstoren.

"Hoe frisser en warmer het water is, hoe minder dicht het zal zijn, en hoe meer het zal uitbreiden en meer ruimte in beslag nemen - en dat leidt tot stijgende zeespiegels, "Zei Macdonald. "Als deze wateren niet langer zinken, het zou verstrekkende gevolgen kunnen hebben voor de wereldwijde oceaancirculatiepatronen."

Er blijven vragen over de oorzaak van de verschuiving. Menezes en Macdonald veronderstellen dat de opfrissing te wijten kan zijn aan een recente landschapsveranderende gebeurtenis. In 2010, een ijsberg ter grootte van Rhode Island botste met de Mertz-gletsjertong van Antarctica, een meer-dan-1 uitsnijden, stuk van 1000 vierkante mijl en het hervormen van het ijslandschap van de George V/Adelie Land Coast, waar wordt gedacht dat de AABW die in deze studie is waargenomen, wordt gevormd. Het daaropvolgende smelten heeft het water daar dramatisch opgefrist, die op zijn beurt de AABW mogelijk ook heeft opgefrist. Toekomstige studies zouden chemische analyse kunnen gebruiken om de wateren terug te traceren naar de plaats van de aanvaring en het afkalven en de hypothese te bevestigen.