Halverwege de jaren zeventig werd in de winter een groot ijsvrij gebied in de Weddellzee ten oosten van het Antarctisch Schiereiland waargenomen door satellieten. Nutsvoorzieningen, 40 jaar later, het fenomeen duikt weer op. De herhaling ervan ondersteunt klimaatmodelstudies door een onderzoeksgroep van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, die de zogenaamde polynya identificeerde als onderdeel van natuurlijke klimaatvariabiliteit en de oorzaken en gevolgen ervan de afgelopen jaren in verschillende publicaties uitlegde.

Momenteel, de winter heeft nog steeds een stevige greep op Antarctica. In deze tijd van het jaar, de Weddellzee is meestal bedekt met een dikke laag zee-ijs. Ondanks de ijzige temperaturen in de regio, satellietbeelden tonen een groot ijsvrij gebied in het midden van de ijslaag. De oppervlakte van het gat in het ijs is groter dan Nederland en fascineert klimaat- en poolonderzoekers wereldwijd. Wetenschappers van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel volgen de ontwikkelingen op de voet. "Voor ons is dit ijsvrije gebied een belangrijk nieuw datapunt dat we kunnen gebruiken om onze klimaatmodellen te valideren. Het ontstaan ​​ervan na enkele decennia bevestigt ook onze eerdere berekeningen, " zegt dr. Torge Martin, meteoroloog en klimaatmodelleur in de GEOMAR Research Division "Oceans Circulation and Climate Dynamics".

Poolonderzoekers verwijzen naar een groot ijsvrij gebied in anders bevroren zeeën met het Russische woord "polynya". In de Arctische en Antarctische wateren, polynyas komen regelmatig voor, maar meestal in kustgebieden. Ze spelen een belangrijke rol bij de vorming van nieuw zee-ijs en diep water. In de open oceaan, echter, polynyas zijn zeldzaam. De zogenaamde Weddell Polynya is slechts één keer waargenomen tijdens het satelliettijdperk, namelijk midden jaren 70. "De wetenschappelijke gemeenschap had toen net de eerste satellieten gelanceerd die beelden van de zee-ijsbedekking vanuit de ruimte leverden. Metingen ter plaatse in de Zuidelijke Oceaan vergen nog steeds enorme inspanningen, dus ze zijn vrij beperkt, " zegt dr. Maarten.

Hoe dan ook, de Weddell Polynya wordt redelijk goed begrepen. "De Zuidelijke Oceaan is sterk gelaagd. Een zeer koude maar relatief zoete waterlaag bedekt een veel warmere en zoutere watermassa, waardoor het als een isolerende laag fungeert, " legt Prof. Dr. Mojib Latif uit, hoofd van de onderzoeksafdeling bij GEOMAR. Onder bepaalde omstandigheden, het warme water van de onderste laag kan het oppervlak bereiken en het ijs smelten. "Dit is als het openen van een overdrukventiel - de oceaan geeft dan een overschot aan warmte af aan de atmosfeer gedurende meerdere opeenvolgende winters totdat het warmtereservoir leeg is, ", voegt professor Latif toe.

Toch blijven er twee grote vragen over:hoe vaak komt de polynya voor en beïnvloedt klimaatverandering dit proces? "Als er nauwelijks waarnemingen zijn, computermodellen helpen om de interacties tussen de oceaan te simuleren, de atmosfeer en het zee-ijs, " legt Dr. Annika Reintges uit, eerste auteur van de meest recente studie van de Kiel-groep over dit onderwerp. De modellen passen fundamentele natuurkundige wetten toe om het klimaat te simuleren. Echte data zoals de bathymetrie en actuele klimaatobservaties die als uitgangspunt worden gebruikt, bieden een kader waarbinnen de modellen lopen.

Echter, gegevensonzekerheden leiden tot een reeks resultaten. "Daarom, we proberen altijd de simulaties te vergelijken met echte fenomenen om de modellen te verbeteren. Helaas, veel datareeksen zijn te kort om de gesimuleerde klimaatvariabiliteit met perioden van meerdere decennia te evalueren. We vergelijken de modellen daarom ook met elkaar, " zegt dr. Reintges.

Amerikaans-Amerikaanse wetenschappers hebben berekend dat de Weddell Polynya waarschijnlijk niet meer zal voorkomen vanwege klimaatverandering. Hogere neerslagniveaus in de regio en smeltend ijs zouden het oppervlak loskoppelen van de diepere waterlagen. Echter, in verschillende onderzoeken die het "Kiel Climate Model" en andere computermodellen toepassen, de onderzoeksgroep in Kiel beschreef de polynya als onderdeel van natuurlijke variabiliteit op lange termijn, die vroeg of laat weer zou gebeuren. "Het feit dat nu een grote, ijsvrij gebied kan worden waargenomen in de Weddellzee bevestigt onze theorie en geeft ons een ander gegevenspunt voor verdere modelstudies, " zegt dr. Maarten.

In het algemeen, de klimaatwetenschappers van GEOMAR, zoals veel collega's over de hele wereld, willen natuurlijke klimaatvariabiliteit onderscheiden van door de mens veroorzaakte veranderingen. "Opwarming van de aarde is geen lineair proces en gebeurt bovenop de interne variabiliteit die inherent is aan het klimaatsysteem. Hoe beter we deze natuurlijke processen begrijpen, hoe beter we de antropogene impact op het klimaatsysteem kunnen identificeren", hervat professor Latif.