Djupt vatten i Röda havet fylls på mycket snabbare än man tidigare trott och dess cirkulation påverkas direkt av stora klimathändelser, inklusive vulkanutbrott, KAUST-forskare har hittat.

Vatten som upptar djup från 300 till 2000 meter i Röda havet är erkänt som det varmaste och saltaste djupvattnet i världen, med nästan homogena temperaturer över 20 grader Celsius och salthalter högre än 40,5 praktiska salthaltsenheter (psu). Världsgenomsnittet för liknande djup är 2,5 grader Celsius och 35 psu.

Tills nu, forskning har visat att Röda havets djupa vatten är relativt stillastående, tar cirka 36 till 90 år att förnya, och att dess främsta källa till förnyelse är vatten som rinner från de norra Suezbukterna och Aqaba in i havets huvudbassäng.

KAUST docent Ibrahim Hoteit, som är specialiserad på jordvätskemodellering, med Fengchao Yao, en fysisk oceanograf, använde en havscirkulationssimulator för att få ytterligare insikt i cirkulationen av Röda havets djupa vatten.

De jämförde data om temperatur och salthalt som samlats in av sex kryssningar längs Röda havets centrala axel och hittade bevis som avslöjade djupa cirkulationsförändringar under perioden mellan 1982 och 2011. De använde sedan atmosfäriska data för att rekonstruera Röda havets tredimensionella cirkulation över en 20-årsperiod.

"Vi fann att Röda havets djupa vatten upplevde ganska snabba förnyelser under perioden 1982 till 2001, vilket strider mot den konventionella idén att det mestadels är stillastående, "säger Yao.

Vulkanutbrottet El Chichón 1982 i Mexiko och Mount Pinatubo-utbrottet 1991 i Filippinerna var inblandade. "Modelsimuleringen kopplade också på ett övertygande sätt dessa djupvattenförnyelser till den globala klimatvariationen i samband med avlägsna vulkanutbrott och den nordatlantiska oscillationen, en inneboende atmosfärisk variation som mest påverkar Europa, " förklarade Yao.

Rent generellt, vulkanutbrott värmer tropikernas mittatmosfär genom att släppa ut stora mängder sulfat -aerosoler, som absorberar solens strålar under perioder på upp till två år. Den västliga jetstrålen över Atlanten blir starkare när atmosfärens cirkulation anpassar sig till denna uppvärmning. Detta, i tur och ordning, ökar torr, kalla nordvästliga vindar över Röda havet:värme går förlorad från havets vatten till luften, och yttemperaturen blir tillräckligt kall för att få varmare vatten att stiga och kallare vatten att sjunka. Detta är känt som djup konvektion vid öppet hav.

Till skillnad från tidigare studier, Hoteit och Yao fann att det var denna öppna havsdjupa konvektion som utgjorde den primära källan till påfyllning av Röda havets djupa vatten medan vattenflödena med ursprung i Suezbukten och Aqaba representerade sekundära källor.

Organiskt material från ytvatten faller nedåt, där det sönderdelas till sina grundläggande mineralkomponenter. Detta gör djupt vatten rikt på näringsämnen, så dess cirkulation påverkar hälsan hos Röda havets ekosystem som helhet. "Också, eftersom Röda havets botten är rik på mineralfyndigheter och metaller, att förstå djupa cirkulationer är avgörande för miljömässigt hållbar djuphavsprospektering och gruvdrift, säger Hoteit.