Wetenschap
Mysterie achter enorme opening in Antarctisch zee-ijs opgelost
Onderzoekers hebben het ontbrekende stukje van de puzzel ontdekt achter een zeldzame opening in het zee-ijs rond Antarctica, dat bijna twee keer zo groot was als Wales en zich voordeed tijdens de winters van 2016 en 2017.
Een studie gepubliceerd in Science Advances onthult een belangrijk proces dat wetenschappers was ontgaan over hoe de opening, een polynya genaamd, zich kon vormen en enkele weken kon blijven bestaan. Het artikel is getiteld "Ekman-Driven Salt Transport as a Key Mechanism for Open-Ocean Polynya Formation at Maud Rise."
Het team van onderzoekers van de Universiteit van Southampton, de Universiteit van Göteborg en de Universiteit van Californië in San Diego heeft de Maud Rise polynya bestudeerd, genoemd naar het ondergedompelde bergachtige gebied in de Weddellzee, waarover deze groeit.
Ze ontdekten dat de polynya werd veroorzaakt door complexe interacties tussen de wind, oceaanstromingen en de unieke geografie van de oceaanbodem, waardoor warmte en zout naar de oppervlakte werden getransporteerd.
Op Antarctica bevriest het oceaanoppervlak in de winter, waardoor zee-ijs een gebied bedekt dat ongeveer twee keer zo groot is als de continentale Verenigde Staten.
In kustgebieden ontstaan jaarlijks openingen in het zee-ijs. Hier waaien sterke kustwinden van het continent en duwen het ijs weg, waardoor het zeewater eronder bloot komt te liggen. Het is veel zeldzamer dat deze polynya's zich vormen in zee-ijs boven de open oceaan, honderden kilometers verwijderd van de kust, waar de zeeën duizenden meters diep zijn.
Aditya Narayanan, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Southampton, die het onderzoek leidde, zei:"De Maud Rise polynya werd ontdekt in de jaren zeventig toen voor het eerst teledetectiesatellieten werden gelanceerd die zee-ijs boven de Zuidelijke Oceaan kunnen zien. Het bleef bestaan tot en met opeenvolgende winters van 1974 tot 1976 en oceanografen gingen er destijds van uit dat dit een jaarlijks terugkerende gebeurtenis zou zijn. Maar sinds de jaren zeventig komt dit slechts sporadisch en met korte tussenpozen voor.
"2017 was de eerste keer sinds de jaren zeventig dat we zo'n grote en langlevende polynya in de Weddellzee hebben."
In 2016 en 2017 werd de grote cirkelvormige oceaanstroming rond de Weddellzee sterker. Eén van de gevolgen hiervan is dat de diepe laag warm, zout water omhoog komt, waardoor zout en warmte zich makkelijker verticaal in het oppervlaktewater kunnen mengen.
Fabien Roquet, hoogleraar fysische oceanografie aan de Universiteit van Göteborg en co-auteur van het onderzoek, zei:"Deze opwelling helpt verklaren hoe het zee-ijs zou kunnen smelten. Maar naarmate het zee-ijs smelt, leidt dit tot een verfrissing van het oppervlaktewater." , wat op zijn beurt een einde zou moeten maken aan de vermenging. Er moet dus een ander proces plaatsvinden voordat de polynya blijft bestaan
De onderzoekers gebruikten op afstand waargenomen zee-ijskaarten, observaties van autonome drijvers en getagde zeezoogdieren, naast een computationeel model van de toestand van de oceaan. Ze ontdekten dat terwijl de Weddell Sea-stroom rond Maud Rise stroomde, de turbulente draaikolken het zout naar de top van de zeeberg brachten.
Vanaf hier hielp een proces genaamd "Ekman-transport" het zout naar de noordelijke flank van de Maud Rise te verplaatsen, waar de polynya zich voor het eerst vormde. Bij Ekman-transport beweegt water zich in een hoek van 90 graden ten opzichte van de richting van de wind die erboven waait, waardoor de oceaanstromingen worden beïnvloed.
"Ekman-transport was het essentiële ontbrekende ingrediënt dat nodig was om de zoutbalans te vergroten en de vermenging van zout en warmte met het oppervlaktewater in stand te houden", zegt co-auteur professor Alberto Naveira Garabato, eveneens van de Universiteit van Southampton.
Polynyas zijn gebieden waar een enorme hoeveelheid warmte en koolstof wordt overgedragen tussen de oceaan en de atmosfeer. Zozeer zelfs dat ze het warmte- en koolstofbudget van de regio kunnen beïnvloeden.
Professor Sarah Gille van de Universiteit van Californië in San Diego, een andere co-auteur van het onderzoek, zei:"De afdruk van polynya's kan meerdere jaren in het water blijven nadat ze zich hebben gevormd. Ze kunnen veranderen hoe water beweegt en hoe stromingen warmte transporteren. richting het continent. De dichte wateren die zich hier vormen, kunnen zich over de mondiale oceaan verspreiden."
Sommige van dezelfde processen die betrokken waren bij de vorming van de Maud Rise polynya, zoals het opwellen van diep en zout water, zorgen ook voor een algemene vermindering van het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan.
Professor Gille voegde eraan toe:"Voor het eerst sinds de waarnemingen in de jaren zeventig begonnen, is er een negatieve trend in het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan, die begon rond 2016. Voordien was het enigszins stabiel gebleven."