De oceanen absorberen meer dan 90% van alle extra warmte die wordt vastgehouden door de uitstoot die we hebben geproduceerd door fossiele brandstoffen te verbranden. Deze hitte is enorm. Het is alsof we elke seconde van elke dag een atoombom onder water laten ontploffen.

De oceaan warmt niet overal even snel op. We weten dat de hitte geconcentreerd is in de snelle, smalle stromingen die langs de oostkust van de wereldcontinenten stromen en warm water van de tropen naar de polen leiden.

Op het zuidelijk halfrond warmen deze stromingen - bekend als de westelijke grensstromen - sneller op dan het wereldwijde gemiddelde aan hun zuidelijke grenzen, waardoor hotspots voor het opwarmen van de oceaan ontstaan.

Tot nu toe weten we niet precies waarom. Deze westelijke grensstromen zijn vooral belangrijk op het zuidelijk halfrond, dat voor meer dan 80% oceaan is, vergeleken met slechts 60% voor het noordelijk halfrond.

Ons nieuwe onderzoek heeft een essentieel onderdeel van de puzzel gevonden:sterke oostenwinden op de middelste breedtegraden trekken naar het zuiden, waardoor de westelijke grensstromen verder naar het zuiden worden gedreven en in deze gebieden tot snellere opwarming van de oceaan leiden.

Wat zijn deze stromingen en waarom zijn ze belangrijk?

Deze stromen van warm water zijn als snelstromende rivieren in de oceanen. Ze stromen snel in een smalle band langs de westelijke kant van 's werelds grootste oceaanbekkens, langs dichtbevolkte kustlijnen in Zuid-Afrika, Australië en Brazilië, waar honderden miljoenen mensen wonen.

Deze stromingen spelen vaak een rol bij het reguleren van lokale klimaten. Denk aan de meest bekende van deze stromingen, de Golfstroom van het noordelijk halfrond, die er duizenden jaren voor heeft gezorgd dat Europa veel warmer is dan het anders zou krijgen op zijn breedtegraad.

Op het zuidelijk halfrond hebben we drie grote subtropische westelijke grensstromen, de Agulhas-stroom in de Indische Oceaan, de Oost-Australische stroom in de Stille Oceaan en de Braziliaanse stroom in de Atlantische Oceaan.

In de afgelopen decennia zijn deze stromingen hotspots geworden voor de opwarming van de oceaan, die steeds grotere hoeveelheden warmte naar het zuiden voeren. Sinds 1993 is de Oost-Australische stroom met ongeveer 33 kilometer per decennium naar het zuiden verplaatst, terwijl de Braziliaanse stroom met ongeveer 46 kilometer per decennium naar het zuiden beweegt. De stromen sturen warmte en vocht de atmosfeer in terwijl ze stromen. In hun meest zuidelijke uithoeken verdringt de hitte die ze dragen de koudere oceaan en verwarmt deze snel. Deze delen van de oceaan warmen twee tot drie keer sneller op dan het wereldgemiddelde.

Omdat de stromingen meer warmte-energie vervoeren, genereren ze ook meer oceaanwervelingen - grote roterende spiralen van water die van de hoofdstroom wegspinnen. Als je goed hebt gekeken naar de manier waarop een snelstromende stroom stroomt, zul je zien dat er zich voortdurend kleine wervelingen vormen en oplossen.

Waarom zijn deze wervelingen belangrijk? Omdat ze de manier zijn waarop warmte in de koude zeeën terechtkomt. Naarmate de wervelingen sneller en meer met warmte worden belast, fungeren ze als padbrekers en voeren ze de warmte verder naar het zuiden en uiteindelijk in de diepe oceaan. Daarom lanceert NASA binnenkort een nieuwe satelliet om deze wervelingen te volgen, die verantwoordelijk zijn voor tot de helft van alle warmteoverdracht naar de diepte.

Ons team heeft een onderzoekscruise gepland voor september volgend jaar aan boord van RV Investigator, het Australische onderzoeksschip, om wervelingen te verkennen onder het pad van deze nieuwe satelliet. Dit zal nieuw licht werpen op wervelprocessen in de opwarmende oceaan.

Hoe passen de winden erin?

Westelijke grensstromen worden aangedreven door grootschalige winden die over oceaanbekkens blazen.

Je hebt misschien wel eens gehoord van de passaatwinden. Dit zijn de wind die handelaren en zeelieden eeuwenlang gebruikten om van oost naar west te gaan, gebruikmakend van wind die constant uit het zuidoosten over de tropen en subtropen waait.

Verder naar het zuiden zijn de sterkste winden de overheersende westenwinden, beter bekend bij zeilers als de Roaring Forties. Deze westenwinden dragen koude fronten en regen, en dwalen vaak naar het noorden om regen over Australië te dumpen.

Deze westenwinden kunnen in de loop van de tijd van koers veranderen, waarbij ze noordwaarts en zuidwaarts verschuiven, afhankelijk van een patroon dat bekend staat als de zuidelijke ringvormige modus.

Op dit moment is deze gordel van sterke westenwinden sterker geworden en verplaatst naar het zuiden in wat bekend staat als de positieve fase van de modus. Sinds 1940 heeft dit klimaatpatroon steeds meer de voorkeur gegeven aan deze positieve fase, die de neiging heeft om drogere omstandigheden naar Australië te brengen.

Toen we de veranderingen in de tropische passaatwinden in de afgelopen drie decennia analyseerden, ontdekten we dat ook deze sinds 1993 18 km per decennium naar de polen waren verschoven.

Dus wat betekent dit? De passaatwinden zijn verder naar het zuiden geduwd terwijl de zuidelijke jaarlijkse modus toeneemt. Terwijl ze naar het zuiden trekken, drijven ze de westelijke grensstromen verder naar het zuiden.

Hoewel deze stromingen steeds warmer water vanuit de tropen naar het zuiden voeren, zijn ze niet sterker geworden. Integendeel, ze zijn minder stabiel geworden in hun zuidelijke regio's omdat ze langer zijn geworden. Terwijl de stromingen naar het zuiden worden geduwd, brengen ze warmte-energie over naar de koude zeeën door chaotische wervelingen die het warmere water met de kou mengen. Deze wervelingen zijn niet klein, ze zijn tussen de 20 en 200 kilometer breed.

Wat betekent dit voor mens en natuur?

Westelijke grensstromen hebben lange tijd een sleutelrol gespeeld bij het stabiliseren van ons klimaat, door warmte naar het zuiden te voeren en kustklimaten te matigen. Naarmate deze stromingen vervormen en minder voorspelbaar worden, zullen ze veranderen hoe warmte wordt verdeeld, hoe gassen worden opgelost in zeewater en hoe voedingsstoffen over de oceanen worden verspreid. Dit betekent op zijn beurt grote veranderingen in lokale weerpatronen en mariene ecosystemen.

Meer intense wervelingen zullen waarschijnlijk ook onze kustoceanen opwarmen door warme wateren dichter bij de kust te brengen.

Voor veel mensen zijn deze stromingen uit het oog, uit het hart. Zo blijven ze niet. Naarmate deze vitale stromingen veranderen, zullen ze de levens en het levensonderhoud veranderen van honderden miljoenen mensen die langs de kusten van Zuid-Afrika, Australië en Brazilië leven. + Verder verkennen

Winden van verandering stuwen de 'alarmerende' snelheid van oceaanopwarming

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.