I mitten av 1970-talet observerades ett stort isfritt område i Weddellhavet öster om Antarktishalvön av satelliter under vintern. Nu, 40 år senare, fenomenet dyker upp igen. Dess återkommande stöder klimatmodellstudier av en forskargrupp vid GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, som identifierade den så kallade polynya som en del av den naturliga klimatvariationen och förklarade dess orsaker och effekter i flera publikationer de senaste åren.

För närvarande, vintern har fortfarande ett fast grepp om Antarktis. Vid den här tiden på året, Weddellhavet är vanligtvis täckt med ett tjockt lager av isis. Trots de isiga temperaturerna i regionen, satellitbilder visar ett stort isfritt område mitt på isskyddet. Hålets yta är större än Nederländerna och det fascinerar klimat- och polarforskare världen över. Forskare från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel följer utvecklingen noga. "För oss är detta isfria område en viktig ny datapunkt som vi kan använda för att validera våra klimatmodeller. Dess förekomst efter flera decennier bekräftar också våra tidigare beräkningar, "säger Dr Torge Martin, meteorolog och klimatmodellerare vid GEOMAR Research Division "Oceans Circulation and Climate Dynamics".

Polforskare hänvisar till ett stort isfritt område i annars fruset hav med det ryska ordet "polynya". I Arktis och Antarktis, polynyas förekommer regelbundet, men vanligtvis i kustregioner. De spelar en viktig roll i bildandet av ny havsis och djupt vatten. I det öppna havet, dock, polynyas är sällsynta. Den så kallade Weddell Polynya har bara observerats en gång under satellittiden, nämligen i mitten av 1970-talet. "Vid den tiden hade det vetenskapliga samfundet just skjutit upp de första satelliterna som gav bilder av havsisöverdraget från rymden. Mätningar på plats i södra oceanen kräver fortfarande enorma ansträngningar, så de är ganska begränsade, säger doktor Martin.

Ändå, Weddell Polynya är rimligt väl förstådd. "Södra oceanen är starkt skiktad. Ett mycket kallt men relativt färskt vattenlager täcker en mycket varmare och saltare vattenmassa, fungerar således som ett isolerande skikt, "förklarar professor Dr. Mojib Latif, chef för forskningsavdelningen på GEOMAR. Under vissa förutsättningar, det varma vattnet i det nedre lagret kan nå ytan och smälta isen. "Det här är som att öppna en tryckavlastningsventil - havet släpper sedan ut överskott av värme till atmosfären under flera på varandra följande vintrar tills värmereservoaren är slut, "tillägger professor Latif.

Ändå återstår två stora frågor:hur ofta inträffar polynjan och påverkar klimatförändringen denna process? "Om det knappast finns några observationer, datormodeller hjälper till att simulera interaktionerna mellan havet, atmosfären och havsisen, "förklarar doktor Annika Reintges, första författare till den senaste studien av Kiel -gruppen om detta ämne. Modellerna tillämpar grundläggande fysiska lagar för att simulera klimat. Verkliga data som batymetri och faktiska klimatobservationer som används som utgångspunkt ger en ram där modellerna körs.

Dock, dataosäkerheter leder till en rad resultat. "Därför, vi försöker alltid jämföra simuleringarna med verkliga fenomen för att förbättra modellerna. Tyvärr, många dataserier är för korta för att utvärdera den simulerade klimatvariabiliteten med perioder på flera decennier. Vi jämför därför också modellerna med varandra, "säger Dr Reintges.

Amerikansk-amerikanska forskare har beräknat att Weddell Polynya förmodligen inte skulle uppstå igen på grund av klimatförändringar. Högre nederbördsnivåer i regionen och smältande is skulle avkoppla ytan från de djupare vattenskikten. Dock, i flera studier med tillämpning av "Kiel Climate Model" och andra datormodeller, forskargruppen i Kiel beskrev polynya som en del av långsiktig naturlig variation, som skulle uppstå förr eller senare. "Det faktum att nu en stor, isfritt område kan observeras i Weddellhavet bekräftar vår teori och ger oss en annan datapunkt för ytterligare modellstudier, säger doktor Martin.

I allmänhet, klimatforskarna vid GEOMAR, som många kollegor runt om i världen, är angelägna om att skilja naturliga klimatvariationer från konstgjorda förändringar. "Den globala uppvärmningen är inte en linjär process och sker utöver den interna variationen i klimatsystemet. Ju bättre vi förstår dessa naturliga processer, desto bättre kan vi identifiera den antropogena påverkan på klimatsystemet ", fortsätter professor Latif.