In de afgelopen drie decennia is de diepten van de Antarctische Weddellzee zijn vijf keer sneller opgewarmd dan de rest van de oceaan op diepten van meer dan 2, 000 meter. Dit was de belangrijkste bevinding van een artikel dat zojuist is gepubliceerd door oceanografen van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Centrum voor Polair en Marien Onderzoek (AWI). In het artikel, ze analyseren een ongekende oceanografische tijdreeks van de Weddellzee en laten zien dat de opwarming van de polaire diepten voornamelijk te wijten is aan veranderde winden en stromingen boven en in de Zuidelijke Oceaan. In aanvulling, de experts waarschuwen dat de opwarming van de Weddellzee het omvallen van enorme watermassa's die daar plaatsvindt permanent kan verzwakken - met verstrekkende gevolgen voor de wereldwijde oceaancirculatie. Hun studie is zojuist vrijgegeven op het online portaal van de Tijdschrift voor Klimaat .

In de afgelopen decennia is de oceanen van de wereld hebben meer dan 90 procent van de warmte geabsorbeerd die in de atmosfeer wordt vastgehouden door de uitstoot van broeikasgassen, waardoor de stijging van de luchttemperatuur over de hele wereld effectief wordt vertraagd. In dit verband, de Zuidelijke Oceaan is cruciaal. Hoewel het slechts 15 procent van de wereldzeeën uitmaakt in termen van oppervlakte, vanwege de kanteling die daar plaatsvindt, het absorbeert ongeveer driekwart van de warmte.

Tot voor kort, er was heel weinig bekend over wat er gebeurt met deze hitte in de diepten van de Zuidelijke Oceaan, wegens het ontbreken van voldoende lange tijdreeksen. Om de ontwikkeling tot op de zeebodem te kunnen volgen, onderzoekers vertrouwden op regelmatig herhaalde metingen op schepen met 'CTD'-sondes (Conductivity, temperatuur en diepte). Deze sondes zijn nu zo nauwkeurig geworden dat ze veranderingen in de watertemperatuur kunnen meten tot op de dichtstbijzijnde tienduizendste graad Celsius. De gegevens die ze verzamelen, kunnen ook worden gebruikt om de dichtheid en het zoutgehalte van de watermassa's te bepalen.

De afgelopen 30 jaar, Oceanografen van AWI hebben deze temperatuur- en zoutgehaltemetingen gedaan tijdens expedities naar de Weddellzee aan boord van de Duitse onderzoeksijsbreker Polarstern - altijd op dezelfde locaties, altijd van het oppervlak tot de zeebodem, en altijd met een extreem hoge nauwkeurigheid. Door het zo te doen, de onderzoekers hebben de enige tijdreeks in zijn soort gemaakt op de Zuid-Atlantische Oceaan en de Weddellzee, waardoor ze nu de opwarming van de Weddellzee nauwkeurig kunnen reconstrueren en mogelijke oorzaken kunnen identificeren.

Alleen het water onder de 700 meter wordt warmer

Hun bevindingen zijn verrassend. "Onze gegevens laten een duidelijke verdeling zien in de waterkolom van de Weddellzee. Terwijl het water in de bovenste 700 meter nauwelijks is opgewarmd, in de diepere regionen zien we een constante temperatuurstijging van 0,0021 tot 0,0024 graden Celsius per jaar, " zegt dr. Volker Strass, een AWI oceanograaf en de eerste auteur van de studie.

Deze waarden lijken op het eerste gezicht misschien minuscuul. Maar, zoals Strass uitlegt, "Aangezien de oceaan ongeveer 1 000 keer de warmtecapaciteit van de atmosfeer, deze cijfers vertegenwoordigen een enorme schaal van warmteopname. Door de temperatuurstijging te gebruiken om de opwarmingssnelheid in watt per vierkante meter te berekenen, dat zie je in de afgelopen 30 jaar, op een diepte van meer dan 2, 000 meter heeft de Weddellzee gemiddeld vijf keer zoveel warmte geabsorbeerd als de rest van de oceaan." Door de vorming van bodemwater in de Weddellzee, deze warmte wordt vervolgens gedistribueerd naar de diepe bekkens van de oceanen van de wereld.

Potentiële effecten op de wereldwijde circulatie

In de Weddellzee, die de zuidelijke uitbreiding van de Atlantische Oceaan vertegenwoordigt en ongeveer tien keer zo groot is als de Noordzee, enorme watermassa's koelen af. Tijdens de vorming van zee-ijs nemen ze zout op, zinken naar diepere waterlagen als koud en zwaar Antarctisch bodemwater, en verspreidde zich vervolgens naar de grote oceaanbekkens als een diepzeestroom. Dit omslaan wordt beschouwd als een belangrijke motor voor de wereldwijde oceaancirculatie. De opwarming van de diepten van de Weddellzee zou die motor kunnen verzwakken, omdat warmer water een lagere dichtheid heeft. Bijgevolg, het is lichter en kan hogere lagen van de waterkolom vullen.

"Onze veldgegevens laten al een temperatuurgerelateerd verlies in dichtheid zien in de diepere watermassa's van de Weddellzee. Deze verandering is het meest uitgesproken in het bodemwater, ", zegt co-auteur en AWI oceanograaf Gerd Rohardt. Of het Antarctische Bodemwater zijn functie als het diepste deel van de wereldwijde oceaanomwenteling zal blijven vervullen, hangt voornamelijk af van hoe de dichtheid van de watermassa's erboven verandert. "In om deze ontwikkelingen te volgen, we moeten doorgaan met onze reguliere metingen op schepen in de Weddellzee, ", zegt de onderzoeker.

De oorzaak opsporen:wind en stroming transporteren meer warmte verder naar het zuiden

Als oorzaak van de verhoogde warmtetoevoer in de diepten van de Weddellzee, de onderzoekers hebben een verandering in de wind- en stromingssystemen boven en in de Zuidelijke Oceaan vastgesteld. "In de afgelopen drie decennia de westenwinden en daarmee de Antarctische Circumpolaire Stroom zijn niet alleen één tot twee graden naar het zuiden verschoven; ze zijn ook geïntensiveerd. Als resultaat, de diameter van de Weddell Gyre is afgenomen, en de stroomsnelheid van de watermassa's is toegenomen. Door deze twee factoren, er wordt tegenwoordig meer warmte van de Circumpolaire Stroom naar de Weddellzee getransporteerd dan toen we voor het eerst met onze metingen begonnen, " legt prof. Torsten Kanzow uit, Hoofd van de afdeling Klimaatwetenschappen van de AWI en een andere co-auteur van de studie.

Zodra de hitte de diepten van de Weddellzee bereikt, de belangrijkste bodemwaterstromingen verdelen het naar alle oceaanbekkens. "Onze tijdreeks bevestigt de cruciale rol van de Zuidelijke Oceaan en vooral de Weddellzee in termen van warmteopslag in de diepten van de oceanen van de wereld, ", zegt Volker Strass. Als de opwarming van de Weddellzee ongehinderd doorgaat, hij legt uit, het zal verstrekkende gevolgen hebben, niet alleen voor de enorme ijsplaten aan de zuidkust van de Weddellzee, die zich tot ver in de oceaan uitstrekken, en als zodanig, voor zeespiegelstijging op lange termijn, maar ook voor de lopende band van de oceaancirculatie als geheel.