Opwelling is een proces waarbij diepe, koud water stijgt naar de oppervlakte. Typisch, water dat door opwelling naar de oppervlakte stijgt, is kouder en rijk aan voedingsstoffen. Dit is de reden waarom ecosystemen die opwellen aan de kust tot de meest productieve ecosystemen ter wereld behoren en veel van 's werelds belangrijkste visserijen ondersteunen.

Bijvoorbeeld, de Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS), zoals het California Current System (CalCS), het Canarische Stroomsysteem (CanCS), het Humboldt-stroomsysteem (HCS), en het Benguela Current System (BenCS), behoren tot de meest productieve mariene ecosystemen, leveren tot 20% van de wereldwijde visvangst, hoewel ze slechts ongeveer 1% van de totale oceaan beslaan. Oppervlakte langs de kust winden, dwingen het offshore watertransport en de divergentie van de oppervlaktestroming, waardoor voedselrijke diepe wateren in de eufotische laag worden getild. Het voedselrijke opwellende water, naast het zonlicht, ondersteunt de bloei van fytoplankton die de basis vormen van het aquatische voedselweb.

Inzicht in de drijfveren en het monitoren van veranderingen in EBUS wordt steeds belangrijker:veel onderzoeken hebben in feite trends en veranderingen op tienjarige schaal gedocumenteerd in de EBUS-ecosysteemstructuur. Door kustopwarming neemt de waterstratificatie toe en kan de effectiviteit van opwelling om voedselrijke diepe wateren naar de oppervlakte te brengen, worden beperkt. Toe- of afname van de opwellende gunstige winden zou ook het effect van kustopwarming kunnen verzachten of versterken. Kustgolven kunnen ook de gelaagdheid van de waterkolom beïnvloeden, biogeochemische kustcondities moduleren en verticale verplaatsingen van de thermocline veroorzaken, die ondergrondse anomalieën controleert (bijv. zoutgehalte), en daarmee de impact op de EBUS-productiviteit.

Bovendien, we moeten de invloed van de belangrijkste grootschalige oceaanatmosfeerprocessen noemen:de El Nino Southern Oscillation (ENSO), de Pacific Decadale Oscillatie (BOB), de Noord-Pacifische Gyre Oscillatie (NPGO), de Noord-Atlantische Oscillatie (NAO), de Atlantische multidecadale oscillatie (AMO) lijkt een rol te spelen bij het beheersen van de variabiliteit van de opwelling.

Een studie gepubliceerd in Nature Wetenschappelijke rapporten was gericht op het begrijpen van de coherente en niet-coherente laagfrequente variabiliteit over de EBUS, en om te onderzoeken hoe het is gekoppeld aan grootschalige klimaatmodi met als doel de interjaarlijkse tot decadale variabiliteit van de grote Eastern Boundary Upwelling Systems te modelleren en te bestuderen.

De studie, geleid door wetenschapper Giulia Bonino, onderzoeker bij de CMCC ODA—Ocean Modeling and Data Assimilation Division, en co-auteur van CMCC-wetenschappers Simona Masina en Dorotea Iovino, en door Emanuele Di Lorenzo van Georgia Institute of Technology, richt zich op het kwantificeren van forceringsdynamiek (bijv. wind langs land, wind stress krul, thermocline-diepte) die laagfrequente modulaties in elke EBUS regelt, terwijl het gericht is op het identificeren hoe de forcering is gekoppeld aan grootschalige klimaatdynamiek, om eindelijk te begrijpen in hoeverre grootschalige klimaatdynamiek een coherent signaal over EBUS afdrukt.

Onderzoekers hebben de oceaandynamiek in opwellende gebieden gemodelleerd met behulp van een wereldwijde eddy-toelatende configuratie van het NEMO-model van 1958 tot 2015. Om de opwelling te kwantificeren, ze introduceerden een ensemble van passieve tracers in de simulatie, die in elke EBUS continu worden vrijgegeven in de ondergrond (150-250 m) over een gebied van de kust tot 50 km uit de kust.

"De resultaten benadrukken het unieke karakter van elke EBUS op het gebied van chauffeurs en klimaatvariabiliteit, " legt Giulia Bonino uit. "De lokale (bijv. wind dwingen, gelaagdheid en thermocline-diepte) en het forceren op afstand (bijv. passage van ingesloten golven langs de kust), met verschillende bijdragen in elke EBUS, lijken de jaarlijkse opwellingsvariabiliteit te beheersen. Dus, om hypothesen over de langetermijnvariaties in opwelling te voorspellen en voor te stellen, het identificeren van een juiste index van opwelling in relatie tot de belangrijkste drijfveren van elk domein is essentieel. Vooral, zowel variaties in kustwinden als stratificatie moeten worden beschouwd als potentieel concurrerende of complementaire aanjagers van opwellende variabiliteit onder klimaatverandering."

De tweede belangrijke kwestie die in de studie aan de orde komt, is de invloed van grootschalige klimaatvariabiliteit op de opwelling op de lange termijn en de mate waarin er coherente laagfrequente variabiliteit is over EBUS. "De variabiliteit in verband met klimaatmodi zou van belang kunnen zijn om toekomstige verstoringen te voorspellen op tijdschalen van jaar tot jaar, " legt Giulia Bonino uit. "Onze resultaten laten zien dat tekenen van opwarming van de aarde, gekenmerkt door sterke opwellende winden in een veranderend klimaat, zijn alleen duidelijk over het Benguela-systeem. Vanuit een breder klimaatperspectief, EBUS deelt geen variabiliteit, behalve de bekende invloed van ENSO op de Pacifische systemen. Daarom, Opwellingsystemen in de Atlantische en Stille Oceaan lijken onafhankelijk te zijn. De huidige analyse uitbreiden naar een langere periode, met gekoppelde modellen en met dezelfde passieve tracers-aanpak, zal helpen om deze problemen op te helderen, zodat de resultaten kunnen worden vergeleken, en om eventuele onverwachte televerbindingen tussen opwellende systemen te bevestigen."