Forskare som använder en vertikal mikrostrukturprofilerare (VMP-2000), som mäter temperaturen, salthalt, tryck och turbulens, från RV Investigator in the Antarctic Circumpolar Current, November 2018. Kredit:Nathan Bindoff
Den antarktiska cirkumpolära strömmen, eller ACC, är den starkaste havsströmmen på vår planet. Den sträcker sig från havsytan till havets botten, och omger Antarktis.
Det är avgörande för jordens hälsa eftersom det håller Antarktis svalt och fruset. Det förändras också i takt med att världens klimat värms upp. Forskare som vi studerar strömmen för att ta reda på hur den kan påverka framtiden för Antarktis inlandsisar, och världens havsnivåer.
ACC bär uppskattningsvis 165 miljoner till 182 miljoner kubikmeter vatten varje sekund (en enhet som också kallas "Sverdrup") från väst till öst, mer än 100 gånger flödet av alla floder på jorden. Det ger huvudförbindelsen mellan indianen, Stilla havet och Atlanten.
Den snävaste geografiska begränsningen genom vilken strömmen flyter är Drake Passage, där endast 800 km skiljer Sydamerika från Antarktis. Medan ACC på andra håll verkar ha en bred domän, den måste också navigera i branta undervattensberg som begränsar dess väg och styra den norrut och söderut över södra oceanen.
Vad är den antarktiska cirkumpolära strömmen?
En satellitvy över Antarktis avslöjar en frusen kontinent omgiven av iskallt vatten. På väg norrut, bort från Antarktis, vattnets temperatur stiger först långsamt och sedan snabbt över en skarp gradient. Det är ACC som upprätthåller denna gräns.
ACC skapas av de kombinerade effekterna av starka västliga vindar över södra oceanen, och den stora förändringen i yttemperaturer mellan ekvatorn och polerna.
Karta över havsytans temperatur mätt av satelliter och analyserad av European Copernicus Marine Services. Havsisens utbredning runt den antarktiska kontinenten för denna dag visas i ljusblått. De två svarta linjerna indikerar den långsiktiga positionen för den södra och norra fronten av den antarktiska cirkumpolära strömmen.
Havets densitet ökar när vattnet blir kallare och när det blir saltare. Den varma, salta ytvatten i subtroperna är mycket lättare än kylan, färskare vatten nära Antarktis. Vi kan föreställa oss att djupet av konstanta densitetsnivåer sluttar upp mot Antarktis.
De västliga vindarna gör denna sluttning brantare, och ACC rider österut längs den, snabbare där sluttningen är brantare, och svagare där det är plattare.
Fronter och bottenvatten
I ACC finns det skarpa förändringar i vattentäthet som kallas fronter. Den subantarktiska fronten i norr och polarfronten längre söderut är de två huvudfronterna för ACC (de svarta linjerna i bilderna). Båda är kända för att dela sig i två eller tre grenar i vissa delar av södra oceanen, och smälter samman i andra delar.
Forskare kan räkna ut strömmens täthet och hastighet genom att mäta havets höjd, använder höjdmätare. Till exempel, tätare vatten sitter lägre och ljusare vatten står högre, och skillnader mellan havsytans höjd ger strömens hastighet.
ACC:s väg är slingrande, på grund av havsbottens styreffekt, och även på grund av instabilitet i strömmen.
ACC spelar också en roll i den meridionala (eller globala) vältande cirkulationen, som för djupa vatten som bildas i Nordatlanten söderut in i södra oceanen. Väl där blir det känt som Circumpolar Deep Water, och transporteras runt i Antarktis av ACC. Den stiger långsamt mot ytan söder om polarfronten.
Karta över hur snabbt vattnet runt Antarktis rör sig i östlig riktning. Den är producerad med hjälp av 23 års observationer av satellithöjdsmätning (havshöjd) som tillhandahålls av European Copernicus Marine Services. Författare tillhandahålls
När den väl dyker upp, en del av vattnet rinner norrut igen och sjunker norr om den subarktiska fronten. Den återstående delen rinner mot Antarktis där den omvandlas till det tätaste vattnet i havet, sjunker till havsbotten och rinner norrut i avgrunden som Antarktis bottenvatten. Dessa vägar är det huvudsakliga sättet att haven absorberar värme och koldioxid och binder den i djuphavet.
Ändring av ström
ACC är inte immun mot klimatförändringar. Södra oceanen har värmts och fräschats upp i de övre 2, 000 m. Snabb uppvärmning och uppfräschning har också hittats i det antarktiska bottenvattnet, havets djupaste lager.
Vattnet söder om polarfronten blir fräschare på grund av ökad nederbörd där, och vattnen norr om polarfronten blir saltare på grund av ökad avdunstning. Dessa förändringar orsakas av mänsklig aktivitet, främst genom att tillföra växthusgaser till atmosfären, och utarmning av ozonskiktet. Ozonhålet återhämtar sig nu men växthusgaserna fortsätter att öka globalt.
Vindarna har förstärkts med cirka 40 % över södra oceanen under de senaste 40 åren. Förvånande, detta har inte översatts till en ökning av styrkan hos ACC. Istället har det skett en ökning av virvlar som flyttar värmen mot polen, särskilt i hotspots som Drake Passage, Kerguelen Plateau, och mellan Tasmanien och Nya Zeeland.
Vi har redan sett stora förändringar. Frågan är nu hur denna ökade överföring av värme över ACC kommer att påverka stabiliteten hos det antarktiska inlandsisen, och följaktligen den globala havsnivåhöjningen.
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
