Kraftfulla datorsimuleringar avslöjar nya insikter om vattenutbyte mellan Röda havet och Adenbukten.

Datorsimuleringar visar att vattenutbytet mellan Röda havet i norr och Adenbukten i söder varierar från säsong till säsong och år till år. Fynden hjälper till att förklara cirkulationen och produktiviteten i Röda Havsbassängen, instruera långsiktig förvaltning.

KAUST havsmodelleringsexpert, Ibrahim Hoteit, och kollegor använde en avancerad datorsimuleringsmetod för att få en detaljerad, hög upplösning, flerårig bild av vattenutbyten vid Bab al-Mandabsundet, en smal vattenväg som förbinder Röda havet med Indiska oceanen.

I sundet under vintern, ett övre lager av sötvatten rinner från Adenbukten in i Röda havet, medan ett lägre lager av mycket salt vatten rinner i motsatt riktning. Under sommaren, en grund, varmt ytskikt och ett djupt, svagt flödande salt lager av utflöde från Röda havet smörgås en färsk, kallt lager av inströmmande vatten från Adenbukten. Hur detta vinter/sommarmönster varierar säsongsmässigt och mellan år har varit dåligt förstått.

Simuleringarna avslöjade att växlingen mellan vinter- och sommarmönstret sker ungefär en till två veckor efter en monsundriven vindvändning över Adenbukten. Det var avsevärd variation från år till år i tidpunkten för bytet, och även för livslängden för varje säsongsmönster. Sommarvattenutbytet såg ut att öka i längd med 1,45 dagar per år, medan vinterutbytet minskar med ca 1,22 dagar/år. Också, den totala volymen vatten, saltmassa och lagrad värme som utbyts mellan Röda havet och Adenviken varierar avsevärt från år till år.

"Dessa mellanåriga variationer och trender kan ha mycket viktiga konsekvenser för den termohaline - temperaturen och saltstrukturen i Röda havet och på dess ekosystems funktion, " säger studiens första författare, Jieshuo Xie.

Fynden möjliggjordes av en datormodell utvecklad vid Massachusetts Institute of Technology, U.S.. Den här modellen kan utföra högupplösta simuleringar baserade på en andra modell med lägre upplösning som innehåller 19 års multisources från Röda havets luft- och vattencirkulationsdata. Teamet validerade simuleringarnas noggrannhet genom att jämföra dem med data som samlats in i Bab al-Mandabsundet mellan juni 1995 och november 1996 från vattenbaserade enheter och båtobservationer.

"Detta är de första realistiska simuleringarna någonsin på dessa skalor i Röda havet, säger Xie.

Vattenutbyten mellan Röda havet och Adenbukten genom Bab al-Mandab-sundet påverkar markant de oceanografiska processerna inne i Röda havet och är avgörande för att upprätthålla dess unika ekosystem. "Stora mellanårliga variationer i detta utbyte kan ha en betydande inverkan på cirkulationen och produktiviteten i Röda havets bassäng, ", säger Hoteit. "Att förstå processerna som styr detta utbyte är av stor betydelse för den långsiktiga förvaltningen av Röda havet i vårt föränderliga klimat."