Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Forskare vid University of Toronto har identifierat mekanismen som är ansvarig för bildandet av temperatur- och salthalt "trappor" i Ishavet, och löst ett mysterium som har förvirrat både oceanografer och klimatologer i mer än ett halvt sekel.
Att förstå hur dessa vertikala strukturer fungerar lovar att kasta mer ljus över orsakerna och konsekvenserna av snabba arktiska havsisförluster mitt i klimatförändringarna.
"Vår upptäckt av en ny mekanism för hydrodynamisk instabilitet ger insikter i bildandet av trappliknande strukturer som är ett resultat av blandningen av varmt saltvatten och kallare sötvatten", säger Yuchen Ma, Ph.D. kandidat vid institutionen för fysik vid fakulteten för humaniora och naturvetenskap och huvudförfattare till en studie publicerad i Physical Review Fluids som beskriver resultaten.
"Dessa strukturer observerades först i slutet av 1960-talet men mekanismen som är ansvarig för deras existens har aldrig förklarats."
Dessa stegliknande variationer av temperatur och saltkoncentration är kända som termohalintrappor och är vanliga i ett brett spektrum av regioner i det globala havet.
Fynden som rapporteras i Physical Review Fluids – som har fått betydande positiv respons från forskarvärlden – verifiera fullständigt en tidigare analys av samma författare publicerad i Journal of Fluid Mechanics 2020 som dokumenterade förekomsten av denna nya hydrodynamiska instabilitet. Verifieringen åstadkoms genom att utforma en serie direkta numeriska simuleringar av turbulens i Ishavet för att bättre förstå den globala havscirkulationen.
En simulering skildrar de starkt definierade förändringarna i temperatur och salt som bildar trappliknande strukturer i Ishavet. Kredit:Yuchen Ma och W. Richard Peltier
"Havet ses vanligtvis som en mycket kaotisk och turbulent miljö, så det är slående att se så starkt definierade lager av salt och värme i det", säger Ma.
Värmeflödet från havet till den överliggande havsisen förstärks kraftigt av närvaron av termohalina trappor. Därför är det viktigt att förstå trappbildningsprocessen i polarhaven för att utveckla framtida prognoser för global uppvärmning och informera ansträngningar för att minska havsisförlusten.
"I denna era av global uppvärmning är det ett välkänt faktum att förlusten av istäcket i Arktiska oceanen är en kritisk aspekt av denna globala process", säger universitetsprofessor W. Richard Peltier, vid institutionen för fysik som är en medförfattare till studierna och Ma's Ph.D. handledare.
"Även om det ännu inte har kvantifierats i vilken utsträckning trappbildningen bidrar till denna förlust, kan vi säkert säga att havskomponenten i klimatmodellerna som används för att göra prognoser av den globala uppvärmningsprocessen inte kan lösa trappbildningsprocessen. "
Forskningen bygger på tidigare arbete som fokuserade på att förstå global havscirkulation under istidens förhållanden för 30 000 till 70 000 år sedan.
I den tidigare utvecklade modellen för glacialt klimat visade sig de snabba övergångarna från kallt till varmt väder orsakas av ett omfattande "hål" i havsistäcket i Nordatlanten till följd av värmeflöde ut ur havet till havsisen . Storleken på detta värmeflöde bestämdes av antagandet att en trappa hade bildats i havet nedanför. + Utforska vidare
