recente bevindingen, met belangrijke implicaties voor oceaanbiogeochemie en klimaatwetenschap, zijn gepubliceerd door Natuurcommunicatie in een paper van universitair hoofddocent Mark Holzer van de UNSW Science's School of Mathematics &Statistics, met co-auteurs Tim DeVries (UCSB) en Casimir de Lavergne (LOCEAN).

"De diepe noordelijke Stille Oceaan is een enorm reservoir van geremineraliseerde voedingsstoffen en ingeademde koolstof die zich in de loop van de eeuwen hebben opgehoopt, ", zegt Holzer. "Als deze diepe wateren weer aan de oppervlakte komen, hun voedingsstoffen ondersteunen de biologische productie en hun opgeloste CO ₂ in de atmosfeer kan worden vrijgelaten. Als zodanig, de diepe Stille Oceaan speelt een sleutelrol in het klimaatsysteem van de aarde."

Maar wat zijn de wegen van de oceaancirculatie die nieuw geventileerd oppervlaktewater aan de diepe Stille Oceaan leveren? En hoe en waar komt dit oude water uiteindelijk weer aan de oppervlakte? Daten, er waren twee concurrerende theorieën over de rol die de kantelende circulatie hierin speelt.

Eén theorie - de 'standaard transportband' - voorziet in een brede kanteling met opwelling van Antarctisch bodemwater tot ongeveer 1,5 km diepte voordat het terugstroomt naar het zuiden naar de Zuidelijke Oceaan. De andere theorie - de 'geschaduwde transportband' - stelt dat het kantelen wordt gecomprimeerd tot onder ongeveer 2,5 km met een grotendeels stilstaande "schaduwzone" erboven.

"Ons werk verzoent deze twee theorieën:de beschaduwde transportband vangt correct verticaal samengedrukte kantelen onder een schaduwzone op, terwijl het standaardaanzicht ruim moet worden geïnterpreteerd in termen van waterpaden die door de schaduwzone diffunderen. Omdat de schaduwzone grotendeels afgeschermd is van de omslaande circulatie, rijst de vraag hoe water er precies in en uit komt, ' zegt Holzer.

Met behulp van nieuwe wiskundige analyses toegepast op een state-of-the-art oceaancirculatiemodel dat de circulatie optimaal past bij de waargenomen tracerverdelingen en oppervlakteforceringen, de auteurs waren in staat om in detail de paden en tijdschalen te kwantificeren waarmee de schaduwzone water uitwisselt met de oppervlakte-oceaan.

"Onze analyses stelden ons in staat om een ​​nieuw schema te maken van de grootschalige diepe circulatie in de Stille Oceaan. We ontdekken dat diffuus transport zowel langs als over dichtheidsoppervlakken een leidende rol speelt bij het ventileren van de schaduwzone."

In tegenstelling tot de wijdverbreide opvatting dat diepe wateren in de Stille Oceaan uitsluitend dichtheidsoppervlakken volgen tot opwaarts in de Zuidelijke Oceaan, de auteurs ontdekten dat slechts ongeveer de helft van het water in de schaduwzone deze route volgt, terwijl de andere helft terugkeert naar de oppervlakte op lage breedtegraden en in de subarctische Stille Oceaan, helpen om de hoge biologische productie daar te verklaren.

De wetenschappers zeggen dat dit nieuwe begrip van de diepe circulatie en transportroutes in de Stille Oceaan zal helpen bij het interpreteren van waargenomen tracerverdelingen en biogeochemische processen.

"Een spannende richting voor toekomstig onderzoek is om te begrijpen hoe de schaduwzone, al zuurstofarm en gevoelig voor verhoogde zuurstofbehoefte, vormt de reactie van de biologische pomp van de oceaan op klimaatverandering, ' zegt Holzer.