Värme transporteras genom havet av ett djuphavscirkulationssystem, känt som det globala värmetransportbandet, som ständigt cirkulerar vatten runt jorden och hjälper till att balansera jordens klimat.

En av de övre grenarna på detta transportband, känd som det indonesiska genomflödet (ITF), är en havsström som flyter genom olika kanaler mellan Borneo och Nya Guinea, mer än 9, 000 miles från Delaware.

Även om många av dessa kanaler har varit kända för forskare i flera år, University of Delawares Xiao-Hai Yan forskargrupp har avslöjat en tidigare oförklarad väg som transporterar värme från Stilla havet till Indiska oceanen, och ännu längre till södra oceanen, som omger Antarktis.

En nyligen genomförd studie, använder modeller och data från 2003-2012 av Yan och kollegor vid Princeton University, Xiamen University och University of Texas i Austin, avslöjade att det varma vattnet kan ta en genväg i östra Indiska oceanen längs Australiens västra kust. Detta varma vatten tar sig till södra oceanen snabbare än vad som tidigare känts eller rapporterats - och avslöjar en viktig länk mellan Indo-Stillahavshavet och södra havet under ett La Ninã vädermönster, som är nedkylningen av Stilla havet längs ekvatorn.

"När värme strömmar från Stilla havet till Indiska oceanen, vi förväntar oss att värmen kommer att följa den sydliga ekvatorialströmmen från det indonesiska genomflödet ner till Afrikas östra kust, sa Yan, Mary A.S. Lighthipe professor i marina studier och chef för UD:s Center for Remote Sensing i College of Earth, Hav, och miljö. "Istället, data och modellresultat visade att det onormalt varma vattnet reste närmare västra Australien, tyder på att andra processer drev vattnet söderut."

Denna ökade överföring av varmt vatten söderut har viktiga klimatkonsekvenser, Liao, sa en medförfattare från Princeton University. Det kan påverka mängden regn som faller över Australiens västkust och öka frekvensen av "heta händelser" som kan orsaka korallblekning, ett fenomen där koraller driver ut de symbiotiska alger som lever inuti deras vävnader som svar på värmestress, utsätta dem för en större risk för dödlighet. Australiens stora barriärrev återhämtar sig fortfarande från förödande blekningshändelser 2016 och 2017, till följd av ihållande höga havstemperaturer i ett starkt vädermönster i El Niño.

Upptäckten har konsekvenser för studiet av klimatförändringar och kan informera vad forskare för närvarande vet om global uppvärmning.

Ett globalt uppkopplat system

I studien, Yan och hans kollegor tittade på hur havsvärmehalten varierade 700 meter (nästan 3, 000 fot) under havsytan i Indiska oceanen från 2003-2012, en tidsperiod då en onormalt stor mängd värme sägs ha transporterats från Stilla havet till Indiska oceanen.

Denna studie av värmeinnehållet genomfördes med hjälp av numeriska modellsimuleringar, data som mättes av fartyg och djuphavsfjärranalys, som är datautvinning med hjälp av satellituppmätt yttemperatur, salthalt och havsnivåer.

Forskarna använde en ny, toppmodern global klimatmodell känd som Community Earth System Model (CESM) för att förstå de fysiska processerna, som vindmönster, som kan ha bidragit till denna förändring.

Baserat på detta fynd, Yan och hans kollegor teoretiserar att denna genväg kan ha intensifierat värmetransporten mellan havsområdenas vatten i de olika halvkloten genom att tillhandahålla en ny väg för varmare vatten att resa direkt från det tropiska Indiska Stilla havet till södra oceanen.

Att förstå denna länk är viktigt eftersom havet är ett globalt anslutet system, och temperaturer där kan avsevärt påverka havsytans temperaturer (SST) och salthalt på andra platser, som Atlanten. Till exempel, högre tropiska Atlanten SST kan försvaga det stora systemet av havsströmmar som transporterar varmt vatten från tropikerna norrut in i Nordatlanten, känd som Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), men kan också utlösa uppvärmning eller kylning-El Niño/La Niña-liknande SST-anomalier i det tropiska Stilla havet.

Båda dessa scenarier har djupgående effekter på klimatsystem som kan manifestera sig i extrema vädermönster, som de som upplevdes i höstas med orkanerna Florence och Michael, som gjorde land i Carolinas och längs Floridas panhandle, men också påverkade kustområden så långt norrut som Delmarvahalvön, New Jersey och New York.

Forskarna rapporterade nyligen sina resultat i den vetenskapliga tidskriften Klimatdynamik .

Medförfattare till studien inkluderar Enhui Liao, tidningens huvudförfattare och en tidigare doktorand till Yan's nu vid Princeton University; Jiang Yuwu från Xiamen University i Kina och Autumn N. Kidwell från University of Texas i Austin.

Experter på värmefördelning

Yan och medlemmar av hans labb har ägnat flera år åt att studera vad som är känt som uppehållsperioden för global uppvärmning, observerades från 1998 till 2013 och orsakades av värmeomfördelning och lagring i djuphavet. Yan förklarade att under denna tidsperiod blev nästan alla havsbassängernas djupa lager varmare.

I en efterföljande studie, redovisas i Naturvetenskapliga rapporter , Yan och Lu Han, en före detta UD doktorand, tittade specifikt på mekanismerna som orsakade överdriven värmeackumulering i Agulhas-regionen.

Agulhas-regionen hänvisar till havsvattnet utanför Afrikas södra spets, och anses vara en av de snabbast uppvärmda regionerna i världen under de senaste decennierna. Data stöder att vattnet i Agulhas-regionen fick mer värme under uppehållsperioden än tidigare accelerationsperioder för global uppvärmning i samma region. Det är också en viktig oceanisk sänka för överskottsvärme som finns i havet eftersom den globala genomsnittliga yttemperaturen hade visat att uppvärmningen i de flesta andra områden av havet avtog under uppehållsperioden.

"Under den globala uppvärmningsperioden från 1998 till 2013, södra oceanen inklusive Agulhas-regionen hade aldrig saktat ner. Det värmde fortfarande, " sa Yan.

Enligt Han och Yan, ökad salthalt i havet under uppehållsperioden var främst ansvarig för den inre havsuppvärmningen. Denna ökning av salthalten tvingade värmen att röra sig horisontellt, istället för att följa vattenpelarens nedåtgående, vertikal rörelse, som var typiskt under accelerationsperioden. Denna horisontella kraft, Yan sa, ledde till högre temperaturer i havets inre under en tid då större delen av havet visade en minskning av yttemperaturen.

Dessutom, de fann att Agulhasströmmen och Agulhasläckaget – en ström av vatten som driver in i Atlanten snarare än att gå till Indiska oceanen på sin normala bana – fungerar som vägar för värme som ska transporteras mellan Indiska oceanen och södra Atlanten.

Tagen tillsammans, resultaten från dessa två artiklar avslöjar viktiga samband mellan den dolda värmetransporten och omfördelningen över havsområdena som kan påverka vårt globala klimatsystem avsevärt.

"De kopplar klimatförändringens "omkopplare" vid Atlanten och "motorn" i västra Stilla havet tillsammans, " sa Yan.