Warmte wordt door de oceaan getransporteerd door een diep-oceaan circulatiesysteem, bekend als de wereldwijde warmtetransportband, die constant water over de hele wereld laat circuleren en helpt om het klimaat op aarde in evenwicht te brengen.

Een van de bovenste takken van deze transportband, bekend als de Indonesische doorstroom (ITF), is een oceaanstroom die door verschillende kanalen tussen Borneo en Nieuw-Guinea stroomt, meer dan 9, 000 mijl van Delaware.

Hoewel veel van deze kanalen al jaren bekend zijn bij onderzoekers, het Xiao-Hai Yan-onderzoeksteam van de Universiteit van Delaware heeft een voorheen onverklaard pad ontdekt dat warmte van de Stille Oceaan naar de Indische Oceaan transporteert, en nog verder naar de Zuidelijke Oceaan, die Antarctica omringt.

Een recente studie, met behulp van modellen en gegevens van 2003-2012 door Yan en collega's van Princeton University, Xiamen University en Universiteit van Texas in Austin, onthulde dat het warme water mogelijk een kortere weg neemt in de oostelijke Indische Oceaan langs de westkust van Australië. Dit warme water baant zich sneller een weg naar de Zuidelijke Oceaan dan eerder bekend of gerapporteerd - en onthult een belangrijke link tussen de Indo-Pacifische Oceaan en de Zuidelijke Oceaan tijdens een La Ninã-weerpatroon, dat is de afkoeling van de Stille Oceaan langs de evenaar.

"Als warmte van de Stille Oceaan naar de Indische Oceaan stroomt, we verwachten dat die hitte de zuidequatoriale stroming van de Indonesische doorstroom naar de oostkust van Afrika zal volgen, " zei Jan, de Maria A.S. Lighthipe Professor in Marine Studies en directeur van UD's Center for Remote Sensing in het College of Earth, Oceaan, en Milieu. "In plaats daarvan, de gegevens en modelresultaten toonden aan dat het abnormaal warme water dichter bij West-Australië kwam, wat suggereert dat andere processen het water naar het zuiden dreven."

Deze verhoogde overdracht van warm water naar het zuiden heeft belangrijke klimaatgevolgen, Liao, een co-auteur van Princeton University zei. Het kan de hoeveelheid regen beïnvloeden die over de westkust van Australië valt en de frequentie van "hete gebeurtenissen" verhogen die koraalverbleking kunnen veroorzaken, een fenomeen waarbij koraal de symbiotische algen verdrijft die in hun weefsels leven als reactie op hittestress, waardoor ze een groter risico lopen om te overlijden. Het Australische Great Barrier Reef is nog steeds aan het herstellen van verwoestende verblekingsgebeurtenissen in 2016 en 2017, als gevolg van aanhoudende hoge oceaantemperaturen te midden van een sterk El Niño-weerpatroon.

De ontdekking heeft implicaties voor de studie van klimaatverandering en zou kunnen informeren over wat wetenschappers momenteel weten over het broeikaseffect.

Een wereldwijd verbonden systeem

In de studie, Yan en zijn collega's keken hoe de oceaanwarmte-inhoud 700 meter varieerde (bijna 3, 000 voet) onder het oceaanoppervlak in de Indische Oceaan van 2003-2012, een periode waarin een abnormaal grote hoeveelheid warmte zou zijn getransporteerd van de Stille Oceaan naar de Indische Oceaan.

Deze studie van de warmte-inhoud werd uitgevoerd met behulp van numerieke modelsimulaties, gegevens die werden gemeten door schepen en remote sensing in de diepe oceaan, dat is datamining met behulp van satelliet gemeten oppervlaktetemperatuur, zoutgehalte en zeespiegel.

De onderzoekers gebruikten een nieuwe, state-of-the-art wereldwijde klimaatmodel bekend als het Community Earth System Model (CESM) om de fysieke processen te begrijpen, zoals windpatronen, die mogelijk hebben bijgedragen aan deze verandering.

Op basis van deze bevinding, Yan en zijn collega's theoretiseren dat deze kortere weg mogelijk het warmtetransport tussen de wateren van het oceaanbekken in de verschillende hemisferen heeft geïntensiveerd door een nieuwe route te bieden voor warmer water om rechtstreeks van de tropische Indische Stille Oceaan naar de Zuidelijke Oceaan te reizen.

Het begrijpen van deze link is belangrijk omdat de oceaan een wereldwijd verbonden systeem is, en temperaturen daar kunnen de temperatuur van het zeeoppervlak (SST) en het zoutgehalte op andere plaatsen aanzienlijk beïnvloeden, zoals de Atlantische Oceaan. Bijvoorbeeld, hogere tropische Atlantische SST kan het grote systeem van oceaanstromingen die warm water van de tropen noordwaarts naar de Noord-Atlantische Oceaan voeren, verzwakken, bekend als de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), maar kan ook leiden tot opwarming of afkoeling van El Niño/La Niña-achtige SST-anomalieën in de tropische Stille Oceaan.

Beide scenario's hebben ingrijpende gevolgen voor klimaatsystemen die zich kunnen manifesteren in extreme weerspatronen, zoals die deze herfst hebben meegemaakt met de orkanen Florence en Michael, die aan land kwam in de Carolinas en langs de panhandle van Florida, maar ook in kustgebieden tot aan het Delmarva-schiereiland, New Jersey en New York.

De onderzoekers rapporteerden onlangs hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Klimaatdynamiek .

Co-auteurs van de studie zijn Enhui Liao, de hoofdauteur van het artikel en een voormalig doctoraalstudent van Yan, nu aan de Princeton University; Jiang Yuwu van de Universiteit van Xiamen in China en Autumn N. Kidwell van de Universiteit van Texas in Austin.

Experts in warmteherverdeling

Yan en leden van zijn lab hebben jaren besteed aan het bestuderen van wat bekend staat als de onderbrekingsperiode van de opwarming van de aarde, waargenomen van 1998 tot 2013 en veroorzaakt door herverdeling en opslag van warmte in de diepe oceaan. Yan legde uit dat in deze periode bijna alle diepe lagen van de oceaanbekkens warmer werden.

In een volgende studie, gemeld in Natuurwetenschappelijke rapporten , Yan en Lu Han, een voormalig UD-afgestudeerde student, specifiek gekeken naar de mechanismen die overmatige warmteaccumulatie in de regio Agulhas veroorzaakten.

De Agulhas-regio verwijst naar de oceaanwateren voor de zuidpunt van Afrika, en wordt beschouwd als een van de snelst opwarmende regio's ter wereld in de afgelopen decennia. Gegevens ondersteunen dat de wateren in de Agulhas-regio tijdens de onderbrekingsperiode meer warmte hebben gekregen dan eerdere versnellingsperioden van de opwarming van de aarde in dezelfde regio. Het is ook een belangrijke oceanische gootsteen voor overtollige warmte die in de oceaan wordt aangetroffen, omdat de wereldgemiddelde oppervlaktetemperatuur had aangetoond dat de opwarming in de meeste andere delen van de oceaan tijdens de onderbrekingsperiode vertraagde.

"In de periode van de opwarming van de aarde van 1998 tot 2013 de Zuidelijke Oceaan, inclusief de Agulhas-regio, was nooit vertraagd. Het was nog steeds warm, " zei Jan.

Volgens Han en Yan, verhoogd zoutgehalte in de oceaan tijdens de onderbrekingsperiode was voornamelijk verantwoordelijk voor de opwarming van de oceaan in het binnenland. Deze toename van het zoutgehalte dwong de hitte om horizontaal te bewegen, in plaats van de waterkolom naar beneden te volgen, verticale beweging, zoals gebruikelijk was tijdens de acceleratieperiode. Deze horizontale forcering, Jan zei, leidde tot hogere temperaturen in het binnenste van de oceaan in een tijd dat het grootste deel van de oceaan een daling van de oppervlaktetemperatuur liet zien.

In aanvulling, ze ontdekten dat de Agulhas-stroom en Agulhas-lekkage - een waterstroom die in de Atlantische Oceaan afdrijft in plaats van naar de Indische Oceaan te gaan op zijn normale baan - dienen als routes voor warmtetransport tussen de Indische Oceaan en de Zuid-Atlantische Oceaan.

Bij elkaar genomen, de bevindingen van deze twee artikelen onthullen belangrijke verbanden tussen het verborgen warmtetransport en de herverdeling over oceaanbekkens die ons wereldwijde klimaatsysteem aanzienlijk kunnen beïnvloeden.

"Ze verbinden de "schakelaar" van de klimaatverandering aan de Atlantische Oceaan en de "motor" aan de westelijke Stille Oceaan met elkaar, ' zei Jan.