Det ökade sötvattnet från smältande antarktiska inlandsisar plus ökad vind har minskat mängden syre i södra oceanen och gjort det surare och varmare, enligt ny forskning ledd av geoforskare vid University of Arizona.

Forskarna fann att vattnet i Södra oceanen hade förändrats genom att jämföra mätningar ombord från 1990 till 2004 med mätningar från en flotta av mikrosensorutrustade robotflottor från 2012 till 2019. Den observerade syreförlusten och uppvärmningen runt den antarktiska kusten är mycket större än vad som förutspåtts av en klimatmodell, vilket kan få konsekvenser för förutsägelser om issmältning.

Upptäckten drev forskargruppen att förbättra nuvarande datormodeller för klimatförändringar för att bättre återspegla miljöförändringarna runt Antarktis.

"Det är första gången vi har kunnat reproducera de nya förändringarna i södra oceanen med en jordsystemmodell, " sa medförfattaren Joellen Russell, professor i geovetenskap.

Forskningen är den första som införlivar södra oceanens ökade sötvatten plus ytterligare vind i en klimatförändringsmodell, Hon sa. Teamet använde National Oceanic and Atmospheric Administrations ESM2M-modell.

Tidigare, globala klimatförändringsmodeller förutsade inte de nuvarande fysiska och kemiska förändringarna i södra oceanen, sa Russell, som innehar Thomas R. Brown Distinguished Chair in Integrative Science.

"Vi underskattade hur mycket inflytande som tillfört sötvatten och vind skulle ha. När vi lägger till dessa två komponenter till modellen, vi kan direkt och vackert återge vad som har hänt under de senaste 30 åren, " Hon sa.

Nu, modeller kommer att kunna göra ett bättre jobb med att förutsäga framtida miljöförändringar i och runt Antarktis, Hon sa, och tillägger att södra oceanen tar upp det mesta av värmen som produceras av antropogen global uppvärmning.

"En av åtta kolmolekyler som kommer ut ur ditt avgasrör går in i södra oceanen, " sa Russell. "Vår modell säger att i framtiden, vi kanske inte har en så stor kolsänka som vi hoppades."

Förste författaren Ben Bronselaer ledde arbetet med att förbättra klimatmodellerna när han var postdoktor i Russells labb. Han är nu en meteorologisk och oceanografisk ingenjör vid det brittiska multinationella olje- och gasföretaget BP i London.

Lagets tidning, "Vikten av vind och smältvatten för observerade kemiska och fysiska förändringar i södra oceanen, " är planerad att publiceras i Naturgeovetenskap den 6 januari. En lista över ytterligare medförfattare och deras anknytningar finns längst ner i denna utgåva.

För att utveckla en bättre förståelse av jordens klimatsystem, forskare ständigt förfina sina globala modeller för klimatförändringar.

Som en del av den insatsen, projektet för kol- och klimatobservationer och modellering i södra oceanen, eller SOCCOM, studerar södra oceanen och dess inverkan på klimatet.

National Science Foundation finansierar SOCCOM, med ytterligare stöd från National Oceanic and Atmospheric Administration, eller NOAA, och NASA.

Russell leder SOCCOM-gruppen som förbättrar hur södra oceanen representeras i datormodeller av globalt klimat. Hon har studerat havet runt Antarktis i 25 år.

"Min första forskningskryssning i södra oceanen var 1994. Det var på vintern i det djupa södra Stilla havet. Jag hade vuxit upp i Alaska, och jag visste hur en snöstorm kändes - och jag hade aldrig känt sådana vindar förut, " Hon sa.

Hon har varit "besatt" av de extrema antarktiska vintervindarna sedan dess, Hon sa.

Russell och andra forskare har gjort mätningar ombord i vattnen runt Antarktis i decennier, men vinterförhållandena gör det extremt svårt. Dessutom, utbredningen av vinterhavsisen gör det omöjligt att ta kustnära mätningar från fartyg, Hon sa.

Robotflottan SOCCOM började distribuera 2014 har löst det problemet.

"Robotflotterna kan gå under vinterisen och arbeta hela vintern med att samla in data. Robotflotterna är revolutionen i hur vi ens kan föreställa oss att titta på isens och havets utveckling, sa hon. Vi hade aldrig sett vinterkemin under isen.

Flytningarna avslöjade hur mycket Antarktis vatten hade förändrats under de senaste decennierna - en utveckling som globala klimatmodeller inte hade förutspått.

Bronselaer, Russell och deras kollegor hade tidigare lagt till ytterligare sötvatten från smältande inlandsisar till klimatmodeller, men den revideringen återgav inte de senaste förändringarna i södra oceanens kemi.

Att öka sötvattnet och mängden antarktisk vind i modellen löste problemet – nu representerar modellen korrekt det aktuella tillståndet i antarktiska vatten.

Teamet använde också den förbättrade modellen för att förutsäga förhållanden i södra oceanen. Prognosen tyder på att i framtiden, södra oceanen kanske inte tar upp så mycket koldioxid från atmosfären som tidigare förutspått.

Russell planerar att fortsätta att förfölja Antarktis vintervindar.

"Vi observerade det inte - men modellen säger att vi behöver det, " sa hon. "Jag föreslår NASA en satellit för att gå på jakt efter den saknade vinden."