Den bär mer än 100 gånger så mycket vatten som alla världens floder tillsammans. Den når från havets yta till dess botten och mäter så mycket som 2 000 kilometer i diameter. Den förbinder Indiska, Atlanten och Stilla havet och spelar en nyckelroll för att reglera det globala klimatet. Den antarktiska cirkumpolära strömmen, som kontinuerligt virvlar runt den sydligaste kontinenten, är världens i särklass mest kraftfulla och följdriktiga förflyttare av vatten.
Under de senaste decennierna har det blivit snabbare, men forskare har varit osäkra på om det är kopplat till mänskligt inducerad global uppvärmning, och om strömmen kan kompensera eller förstärka några av uppvärmningens effekter.
I en ny studie använde ett internationellt forskarlag sedimentkärnor från planetens tuffaste och mest avlägsna vatten för att kartlägga ACC:s förhållande till klimatet under de senaste 5,3 miljoner åren.
Deras viktigaste upptäckt:Under tidigare naturliga klimatsvängningar har strömmen rört sig i takt med jordens temperatur, saktat ner under kalla tider och tagit fart i varma - fartuppgångar som bidrog till stora förluster av Antarktis is. Detta tyder på att dagens acceleration kommer att fortsätta när den mänskliga uppvärmningen fortsätter. Det kan påskynda slösandet av Antarktis is, öka havsnivåerna och möjligen påverka havets förmåga att absorbera kol från atmosfären.
Resultaten publicerades i tidskriften Nature.
"Detta är den mäktigaste och snabbaste strömmen på planeten. Det är utan tvekan den viktigaste strömmen i jordens klimatsystem", säger studiens medförfattare Gisela Winckler, en geokemist vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory som var med och ledde sedimentet provtagningsexpedition. Studien "antyder att reträtten eller kollapsen av Antarktis is är mekanistiskt kopplad till förbättrat ACC-flöde, ett scenario som vi observerar idag under global uppvärmning", sa hon.
Villkoren för ACC sattes för cirka 34 miljoner år sedan, efter att tektoniska krafter separerade Antarktis från andra kontinentala massor längre norrut och inlandsisarna började byggas upp; strömmen tros ha börjat flyta i sin moderna form för 12 miljoner till 14 miljoner år sedan.
Drivs av kontinuerliga västliga vindar, och utan land i vägen, cirklar den Antarktis medsols (sett från jordens botten) med cirka 4 kilometer (2,5 miles) per timme, och bär 165 miljoner till 182 miljoner kubikmeter vatten vardera andra.
Forskare har observerat att vindarna över södra oceanen har ökat i styrka med cirka 40 % under de senaste 40 åren. Detta har bland annat påskyndat ACC och aktiverat storskaliga virvlar inom den som flyttar relativt varma vatten från de högre breddgraderna mot Antarktis enorma flytande ishyllor, som håller tillbaka de ännu större inre glaciärerna.
I delar av Antarktis, särskilt i väster, äter dessa varma vatten undersidan av ishyllorna – den främsta anledningen till att de slösar bort, inte värmande lufttemperaturer.
"Om du lämnar en isbit ute i luften tar det ganska lång tid att smälta", sa Winckler. "Om du sätter den i kontakt med varmt vatten går det snabbt."
"Denna förlust av is kan tillskrivas ökad värmetransport söderut", säger studiens huvudförfattare, Frank Lamy, från Tysklands Alfred Wegener Institute. "En starkare ACC betyder att mer varmt, djupt vatten når Antarktis ishylla."
Genom en komplex uppsättning processer absorberar även havsvattnen som ringlar Antarktis för närvarande cirka 40 % av det kol som människor för in i atmosfären. Det är oklart om en snabbare ACC kommer att äventyra detta, men vissa forskare fruktar att det kommer att göra det.
Studien involverade ett 40-tal forskare från ett dussin länder. Till sjöss, ombord på borrfartyget JOIDES Resolution, samlade forskare havsbottensediment under ACC nära Point Nemo – den plats i sydvästra Stilla havet som är längst bort från land någonstans, cirka 2 600 kilometer från till och med de små Pitcairnöarna. Den två månader långa kryssningen ägde rum från maj till juli 2019, under den våldsamma australiska vintern, då det var lite dagsljus och så höga vågor som 20 meter hotade fartyget.
Fartygets besättning tappade en borrsträng cirka 3 600 meter från havsytan till havsbotten. De penetrerade sedan golvet och tog bort tunna sedimentkärnor på 150 och 200 meter vardera.
Med hjälp av en avancerad röntgenteknik analyserade forskarna senare lager som byggts upp under miljontals år. Eftersom mindre partiklar tenderar att sedimentera under tider då strömmen är trög och större när den är snabb, kunde de kartlägga mängder av förändringar i ACC:s hastighet över tiden.
Jämfört med medelflödet under de senaste 12 000 åren – perioden sedan den senaste istiden som omfattar utvecklingen av den mänskliga civilisationen – minskade flödena med lika mycket hälften under kalla tider, och ibland nästan fördubblades under varma.
Med hjälp av tidigare studier av den västantarktiska istäcket korrelerade de snabbflödesperioder med upprepade anfall av isreträtt. Dessa präglades av kallare tider, när glaciärer avancerade. Den varmaste långa perioden av rekordet på 5,3 miljoner år var under Pliocen, som slutade för cirka 2,4 miljoner år sedan.
Efter det kom en period som kallades Pleistocen, då dussintals kyliga glaciala perioder varvades med så kallade interglacialer, när temperaturen steg, strömmen ökade och isen drog sig tillbaka. För närvarande är mycket av det västantarktiska istäcket fruset till land som ligger under havsytan, så det är mycket känsligt för invasion av varma havsvatten. Om det skulle smälta helt skulle det höja den globala havsnivån med cirka 190 fot.
"Dessa fynd ger geologiska bevis för att ytterligare öka ACC-flödet med fortsatt global uppvärmning", skriver forskarna i sin artikel. "Om det är sant, skulle en framtida ökning av ACC-flödet med ett uppvärmande klimat markera en fortsättning på mönstret som observerats i instrumentella register, med sannolika negativa konsekvenser."
Mer information: Frank Lamy, Fem miljoner år av antarktisk cirkumpolär strömstyrka, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07143-3. www.nature.com/articles/s41586-024-07143-3
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av Columbia Climate School
