Forskare har upptäckt den saknade pusselbiten bakom en sällsynt öppning i havsisen runt Antarktis, som var nästan dubbelt så stor som Wales och inträffade under vintrarna 2016 och 2017.
En studie publicerad i Science Advances avslöjar en nyckelprocess som hade undgått forskare om hur öppningen, kallad en polynya, kunde bildas och bestå i flera veckor. Tidningen har titeln "Ekman-driven salttransport som en nyckelmekanism för bildning av Polynya i öppet hav vid Maud Rise."
Teamet av forskare från University of Southampton, Göteborgs universitet och University of California San Diego studerade Maud Rise-polynyan – uppkallad efter den nedsänkta bergsliknande delen i Weddellhavet, över vilken den växer.
De fann att polynyan orsakades av komplexa interaktioner mellan vinden, havsströmmar och havsbottens unika geografi, vilket transporterar värme och salt mot ytan.
I Antarktis fryser havets yta över på vintern, och havsisen täcker ett område som är ungefär dubbelt så stort som det kontinentala USA.
I kustområden uppstår öppningar i havsisen varje år. Här blåser starka kustvindar bort från kontinenten och trycker undan isen och exponerar havsvattnet nedanför. Det är mycket ovanligare att dessa polynyor bildas i havsis över det öppna havet, hundratals kilometer bort från kusten där haven är tusentals meter djupa.
Aditya Narayanan, en postdoktor vid University of Southampton, som ledde forskningen, sa:"Maud Rise polynya upptäcktes på 1970-talet när fjärranalyssatelliter som kan se havsis över södra oceanen först lanserades. Den fortsatte genom på varandra följande vintrar från 1974 till 1976 och oceanografer antog då att det skulle vara en årlig händelse. Men sedan 1970-talet har det bara inträffat sporadiskt och under korta intervaller.
"2017 var första gången som vi har haft en så stor och långlivad polynya i Weddellhavet sedan 1970-talet."
Under 2016 och 2017 blev den stora cirkulära havsströmmen runt Weddellhavet starkare. En av konsekvenserna av detta är att det djupa lagret av varmt, salt vatten stiger, vilket gör det lättare för salt och värme att blandas vertikalt i ytvattnet.
Fabien Roquet, professor i fysisk oceanografi vid Göteborgs universitet och medförfattare till forskningen, sa:"Denna uppströmning hjälper till att förklara hur havsisen kan smälta. Men när havsisen smälter leder detta till en uppfräschning av ytvattnet , vilket i sin tur bör sätta stopp för blandningen. Så en annan process måste ske för att polynyan ska bestå
Forskarna använde fjärravkända havsiskartor, observationer från autonoma flöten och taggade marina däggdjur, tillsammans med en beräkningsmodell av havets tillstånd. De fann att när Weddell Sea-strömmen flödade runt Maud Rise, flyttade de turbulenta virvlarna salt till toppen av havsberget.
Härifrån hjälpte en process som kallas "Ekman transport" till att flytta saltet till den norra flanken av Maud Rise, där polynyan först bildades. Ekman transport innebär att vatten rör sig i en 90-graders vinkel mot vindens riktning ovanför, vilket påverkar havsströmmarna.
"Ekman transport var den väsentliga saknade ingrediensen som var nödvändig för att öka balansen av salt och upprätthålla blandningen av salt och värme mot ytvattnet", säger medförfattaren professor Alberto Naveira Garabato, även han från University of Southampton.
Polynyas är områden där du har en enorm mängd överföring av värme och kol mellan havet och atmosfären. Så mycket att de kan påverka regionens värme- och kolbudget.
Professor Sarah Gille från University of California San Diego, en annan medförfattare till forskningen sa:"Polynyas avtryck kan förbli i vattnet i flera år efter att de har bildats. De kan förändra hur vatten rör sig och hur strömmar bär värme mot kontinenten Det täta vattnet som bildas här kan spridas över det globala havet."
Några av samma processer som var inblandade i bildandet av Maud Rise-polynyan, såsom uppkomsten av djupt och salt vatten, driver också en generell minskning av havsisen i södra oceanen.
Professor Gille tillade, "För första gången sedan observationer började på 1970-talet finns det en negativ trend för havsisen i södra oceanen, som började runt 2016. Innan dess hade den förblivit något stabil."
Mer information: Aditya Narayanan, Ekman-driven salttransport som en nyckelmekanism för bildning av Polynya i öppet hav vid Maud Rise, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj0777. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj0777
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av University of Southampton
