Klimat- och havsforskare observerar en genomgripande uppvärmning av havet och landytor över hela världen. Sedan mitten av 1800-talet, den genomsnittliga globala temperaturen som registrerats på landytan har stigit med cirka en grad Celsius, och med 0,6 grader över havsytan. Den globala uppvärmningen har varit mest uttalad i de alpina regionerna och Arktis.

Under perioden 1982 till 2011, dock, en kylningstrend registrerades i ytvatten i vissa delar av södra oceanen runt den antarktiska kontinenten, specifikt i området söder om 55 graders latitud. Denna nedkylning var starkast i Stillahavssektorn i södra oceanen, där havsytan svalnade med cirka 0,1°C per decennium, och de svagaste i den indiska och delar av Atlanten.

Klimat- och havsforskare har hittills inte kunnat ge tillfredsställande förklaringar till varför delar av södra oceanen har motverkat trenden med global uppvärmning. Nu har en grupp forskare under ledning av ETH-professor Nicolas Gruber löst pusslet med hjälp av simuleringar med en högupplöst havsmodell.

Simuleringar belyser inverkan av havsis

I en artikel som just publicerats i tidskriften AGU avancerar , forskarna använder en serie simuleringar för att visa att havsisförändringar är den mest sannolika orsaken till kylningen av ytvattnet i södra oceanen. Först när Alex Haumann, huvudförfattare och professor Grubers tidigare doktorand, och teamet inkorporerade de observerade förändringarna i havsisen i modellen om de kunde korrekt replikera det observerade mönstret av temperaturförändringarna. När de utelämnade denna effekt och bara tog hänsyn till de andra potentiella faktorerna – som en kraftigare havscirkulation eller ökade sötvattenflöden från smältningen av de antarktiska glaciärerna – simulerades mönstret inte exakt.

Deras övervägande av havsisens roll för att orsaka ytkylningen baserades på observationen att under samma period som avkylningen ägde rum, dvs. från 1982 till 2011, havsisens utbredning ökade stadigt i södra oceanen runt Antarktis, medan den i Arktis krympte avsevärt under samma period.

Några år sedan, Haumann och Gruber och olika kollegor har redan upptäckt orsaken till denna expansion av havsisen i södra oceanen. De märkte att starkare sydliga vindar under denna period drev fram mer av havsisen som bildas längs kusten ut i det öppna havet, förstärker smältningen där. Det resulterande starkare transportbandet förbättrade transporten av sötvatten från nära kontinenten ut i det öppna havet. Detta beror på att när havsis bildas från havsvatten, saltet är kvar, när havsisen smälter på sommaren långt borta från kusten, sötvattnet släpps ut i ytan, minska salthalten i havsvattnet där.

Denna minskning av ytsalthalten stärkte den vertikala skiktningen av havsvattnet:ju fräschare, och i denna del av havet stannar lättare vatten i de övre 100 m, medan det tätare saltare vattnet förblir under. I allmänhet, ju saltare och kallare vattnet, ju större densitet och desto större djup i havet.

Mindre värmeväxling mellan vattenlagren

Den starkare skiktningen minskade värmeutbytet mellan de djupare lagren och ytvattnet, vilket gör att värmen stannar kvar på djupet. Dessutom, luften ovanför södra oceanen under vintern är i allmänhet kallare än havsvattnets temperatur. I kombination med minskningen av det vertikala värmeutbytet i havet, detta skapade slutligen den observerade situationen där ytvattnet kyldes och underytan värmdes.

Salinitetens starka roll för att kontrollera den vertikala skiktningen är en egenhet i södra oceanen, eftersom det faktiskt är väldigt liten skillnad i temperatur mellan havets ytvatten och underytan:bara några tiondelar av en grad. Den starka salthaltsdrivna skiktningen förklarar också varför ytkylningen inte inducerade djupblandning.

Inget material för att mata skeptiker mot global uppvärmning

"Kylningen av södra oceanen under tre decennier är verkligen ovanlig, med tanke på att annars alla andra delar av planeten, speciellt landytan, har värmt upp, säger Nicolas Gruber.

Nedkylning i bara ett område av havet ska inte tolkas som en minskning av den långsiktiga uppvärmningen av det globala klimatsystemet som helhet. Det är bara en omfördelning av värme i södra oceanen från ytan till de djupare lagren av havet. "Vi antar att de starka vindarna som driver havsisen i södra oceanen norrut är potentiellt en bieffekt av klimatförändringarna, ", betonar Gruber. "Klimatförändringar är helt klart skapade av människan och kan inte ifrågasättas bara för att ett område av havet visar tecken på avkylning."

Dessutom, den aktuella studien gick bara fram till 2011. "Vi har observerat en trendvändning sedan 2015. Havsisen runt Antarktis börjar nu avta i snabb takt, " säger ETH-professorn. "Och detta är mycket i linje med den övergripande trenden med fortsatt global uppvärmning."