Een team onder leiding van fysieke oceanografen van Scripps Institution of Oceanography aan de University of California San Diego, en met inbegrip van Bangor University wetenschapper, laat in een nieuwe studie zien hoe pluimen warm water vanuit de Stille Oceaan de Noordelijke IJszee instromen en het zee-ijs van onderaf versnellen.

Het onderzoek dat voornamelijk wordt gefinancierd door het Office of Naval Research, beschrijft zogenaamde onderwater "hittebommen" als een van de vele mechanismen waarmee door de opwarming van de aarde veroorzaakte aantasting de aard van de Noordelijke IJszee sneller verandert dan bijna elke andere plaats op aarde. Het draagt ​​bij aan een groeiend aantal bewijzen dat suggereert dat Arctisch zee-ijs, een bron van mondiale klimaatstabiliteit, grotere delen van het jaar kunnen verdwijnen.

"De snelheid van het versnellen van het smelten van zee-ijs in het noordpoolgebied was moeilijk nauwkeurig te voorspellen, deels vanwege alle complexe lokale terugkoppelingen tussen ijs, oceaan en atmosfeer; dit werk toont de grote rol bij de opwarming die oceaanwater speelt als onderdeel van die feedback, " zei Jennifer MacKinnon, een fysieke oceanograaf bij Scripps, hoofdwetenschapper van de expeditie, en hoofdauteur van het artikel.

De studie verschijnt in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Het noordpoolgebied is een ongewone oceaan

Dr. Yueng-Djern Lenn, lezer in fysische oceanografie aan de School of Ocean Sciences van de Universiteit van Bangor, zei, "Het was een voorrecht voor ons om samen te werken met onze Amerikaanse collega's om de biogeochemische metingen te verzamelen die tijdens dit veldexperiment zijn gedaan. Deze door ons verzamelde voedingsstoffen en isotopengegevens waren nuttig voor het traceren van de oorsprong van de pluim, en stelde ons ook in staat om de impact te onderzoeken van de pluimdynamiek op de diepe toevoer van voedingsstoffen naar het fytoplankton dat van de plankzeeën naar het centrale bekken van de Beaufortzee wordt gevoerd."

Het noordpoolgebied is een ongewone oceaan omdat het is gestratificeerd - of gelaagd - door zoutgehalte in plaats van temperatuur. De meeste oceanen van de wereld hebben warmere, lichter water aan de oppervlakte en kouder, dichter water beneden. In het Noordpoolgebied, echter, er is een oppervlaktelaag die koud maar heel fris is, beïnvloed door de uitstroom van rivieren en het versnellen van het smelten van ijs. Warm, relatief zout water komt vanuit de Stille Oceaan binnen via de Beringstraat en vervolgens de Barrow Canyon voor de noordkust van Alaska, die fungeert als een mondstuk terwijl het water door de nauwe doorgang stroomt.

Omdat dit water zouter is dan het Arctische oppervlaktewater, het is dicht genoeg om te "subductie, " of duik eronder, de verse Arctische oppervlaktelaag. Zijn beweging creëert zakken met zeer warm water die op de loer liggen onder het oppervlaktewater. Wetenschappers hebben de afgelopen tien jaar deze zakken warm ondergronds water zien toenemen.

Deze zakken die bekend staan ​​als 'hittebommen' zijn net stabiel genoeg om maanden of jaren mee te gaan, wervelend ver naar het noorden onder het belangrijkste ijspak nabij de noordpool, en dat ijs destabiliseren terwijl de hitte erin geleidelijk maar gestaag naar boven diffundeert om het ijs te smelten. Tot nu, Hoewel, het proces waarbij het warme water subduceert is niet waargenomen of begrepen. Zonder dat begrip, klimaatwetenschappers zijn er niet in geslaagd dit belangrijke effect op te nemen in voorspellingsmodellen, waarvan sommige de versnelde smeltsnelheid van het zee-ijs onderschatten. Aangezien de instroom van warm water uit de Stille Oceaan de afgelopen tien jaar is toegenomen, dit werk draagt ​​bij aan een groeiend aantal bewijzen dat Arctisch zee-ijs, een bron van mondiale klimaatstabiliteit, grote delen van het jaar kunnen verdwijnen.

Werk benadrukt het belang van samenwerking tussen meerdere instellingen

Tijdens een expeditie in 2018 gefinancierd door het Amerikaanse Office of Naval Research, wetenschappers hebben voor het eerst een van deze dramatische subductiegebeurtenissen op heterdaad betrapt. De groep gebruikte een combinatie van nieuwe oceanografische instrumenten ontwikkeld door de Multiscale Ocean Dynamics-groep in Scripps, satellietwaarnemingen geanalyseerd door collega's van de Universiteit van Miami, profilering van vlottergegevens van de National Oceanic and Atmospheric Administration, biologische monsters verzameld door Britse en Duitse collega's die werken in een project dat bekend staat als Changing Arctic Ocean, en gedetailleerde data-analyse door collega's bij verschillende andere instellingen.

"Het succes van de groep benadrukt de nieuwe perspectieven die we kunnen zien op de natuurlijke wereld als we er op nieuwe manieren naar kijken, " zei Scripps oceanograaf Matthew Alford.

"Dit gedetailleerde overzicht van de gecompliceerde processen die het Arctische warmtetransport regelen, zou niet mogelijk zijn geweest zonder meerdere gelijktijdige instrumentsuites, inclusief remote sensing en aangepaste scheepsboord- en autonome profilers ontwikkeld bij Scripps, " hij zei.

Instrumenten van de Scripps Multiscale Ocean Dynamics-groep omvatten een op maat gemaakte "Fast CTD" -sensor die zeer snelle profielen van het schip maakt, en een autonome "Wirewalker" die stroom van oceaangolven gebruikt om profileringsmetingen aan te sturen. Met deze instrumenten kunnen wetenschappers beelden met een hoge resolutie van complexe oceaanprocessen verkrijgen, en zo beter te begrijpen hoe ze in detail werken.

Dit werk benadrukt ook het belang van samenwerking tussen meerdere instellingen, tussen verschillende Amerikaanse financieringsagentschappen, en met internationale partners; de diepte van het inzicht dat hier wordt bereikt, komt voort uit de diversiteit aan tools en perspectieven die deze samenwerkingen met zich meebrengen.

Samenwerking met wetenschappers in het Verenigd Koninkrijk en Duitsland toont aan dat dit warme ondergrondse water ook unieke biogeochemische eigenschappen heeft in het noordpoolgebied. Deze mix van organismen en chemicaliën zal naar verwachting belangrijke implicaties hebben voor het veranderende Arctische ecosysteem.