Steve Rintoul, Forfatter gitt
Antarktis setter scenen for verdens største foss. Handlingen foregår under overflaten av havet. Her fosser billioner av tonn kaldt, tett, oksygenrikt vann ned fra kontinentalsokkelen og synker til store dyp. Dette antarktiske "bunnvannet" sprer seg deretter nordover langs havbunnen i dype havstrømmer, før det sakte stiger, tusenvis av kilometer unna.
På denne måten driver Antarktis et globalt nettverk av havstrømmer som kalles "veltende sirkulasjon" som omfordeler varme, karbon og næringsstoffer rundt om i verden. Velten er avgjørende for å holde jordens klima stabilt. Det er også den viktigste måten oksygen når dyphavet.
Men det er tegn på at denne sirkulasjonen avtar og at det skjer flere tiår tidligere enn forutsagt. Denne nedgangen har potensial til å forstyrre forbindelsen mellom de antarktiske kystene og dyphavet, med dype konsekvenser for jordens klima, havnivå og liv i havet.
Vår ny forskning, publisert i dag i tidsskriftet Nature Climate Change, bruker observasjoner fra den virkelige verden for å tyde hvordan og hvorfor dyphavet rundt Antarktis har endret seg de siste tre tiårene. Våre målinger viser at den veltende sirkulasjonen har avtatt med nesten en tredjedel (30 %) og oksygennivået i dyphavet synker. Dette skjer enda tidligere enn klimamodeller spådd.
Vi fant at smelting av antarktisk is forstyrrer dannelsen av antarktisk bunnvann. Smeltevannet gjør antarktisk overflatevann ferskere, mindre tett og derfor mindre sannsynlighet for å synke. Dette setter bremsene på veltende sirkulasjon.
Nå er det en foss: tett vann som strømmer fra kontinentalsokkelen inn i dyphavet i Rosshavet. Konsortium for Ocean-Sea Ice Modeling i Australia (COSIMA) og National Computational Infrastructure.
Hvorfor gjør dette noe?
Når strømmen av bunnvann avtar, avtar tilførselen av oksygen til dyphavet. Det krympende oksygenrike bunnvannlaget blir deretter erstattet av varmere vann som har lavere oksygen, noe som reduserer oksygennivået ytterligere.
Havdyr, store og små, reagerer på selv små endringer i oksygen. Dyphavsdyr er tilpasset lave oksygenforhold, men må fortsatt puste. Tap av oksygen kan føre til at de søker tilflukt i andre regioner eller tilpasser atferden. Modeller antyder at vi er det låst inne til en sammentrekning av det "levedyktige" miljøet som er tilgjengelig for disse dyrene med en forventet nedgang på opptil 25 %.
Nedbremsing av velt kan også intensivere global oppvarming. Den veltende sirkulasjonen fører karbondioksid og varme til dyphavet, hvor det lagres og skjules for atmosfæren. Ettersom havets lagringskapasitet reduseres, blir mer karbondioksid og varme igjen i atmosfæren. Denne tilbakemeldingen akselererer global oppvarming.
Reduksjoner i mengden antarktisk bunnvann som når havbunnen øker også havnivåer fordi det varmere vannet som erstatter det tar mer plass (termisk ekspansjon).
Oppfriskning av sokkelvann reduserer strømmen av tett vann og bremser de dypeste delene av den veltende sirkulasjonen samtidig som den reduserer dyp oksygenering. Kathy Gunn, Forfatter gitt
Tegn på en bekymringsfull endring
Å gjøre observasjoner av bunnvann er utfordrende. Sørishavet er avsidesliggende og hjem til de sterkeste vindene og største bølgene på planeten. Tilgangen er også begrenset av havis om vinteren, når det dannes bunnvann.
Dette betyr at observasjoner av det dype Sørishavet er sparsomme. Likevel har gjentatte fulldybdemålinger tatt fra skipsreiser gitt glimt inn i endringene som pågår i dyphavet. Det nederste vannlaget er blir varmere, mindre tett og tynnere.
Satellittdata viser at isdekket i Antarktis er krymper. Havmålinger tatt nedstrøms regioner med rask smelting viser at smeltevannet er redusere saltholdigheten (og tetthet) av kystvann.
Tap av ismasse i Antarktis i løpet av de siste tiårene basert på satellittdata, som viser at mellom 2002 og 2020 kastet Antarktis i gjennomsnitt ~150 milliarder metriske tonn is per år, og tilførte smeltevann til havet og heve havnivået (Kilde: NASA ).
Disse tegnene peker på en bekymringsfull endring, men det er fortsatt ingen direkte observasjoner av den dype veltende sirkulasjonen.
Hva gjorde vi?
Vi kombinerte ulike typer observasjoner på en ny måte, og utnyttet hver av deres styrker.
Fulldybdemålingene samlet inn av skip gir øyeblikksbilder av havets tetthet, men gjentas vanligvis omtrent en gang i tiåret. Fortøyde instrumenter, derimot, gir kontinuerlige målinger av tetthet og hastighet, men bare i en begrenset tid på et bestemt sted.
Vi utviklet en ny tilnærming som kombinerer skipsdata, fortøyningsrekorder og en høyoppløselig numerisk simulering for å beregne styrken til bunnvannstrømmen i Antarktis og hvor mye oksygen den transporterer til dyphavet.
Vår studie fokuserte på et dypt basseng sør for Australia som mottar bunnvann fra flere kilder. Disse kildene ligger nedstrøms for store smeltevannsinnganger, så denne regionen vil sannsynligvis gi et tidlig varsel om klimainduserte dyphavsendringer.
Funnene er slående. I løpet av tre tiår, mellom 1992 og 2017, ble den veltende sirkulasjonen i denne regionen redusert med nesten en tredjedel (30 %), noe som førte til at mindre oksygen nådde dypet. Denne nedgangen ble forårsaket av oppfriskning nær Antarktis.
Vi fant ut at denne oppfriskningen reduserer tettheten og volumet av antarktisk bunnvann som dannes, samt hastigheten det strømmer med.
Den observerte nedgangen ville vært enda større hvis ikke for en kortvarig klimahendelse som drev en delvis og midlertidig utvinning av bunnvannsdannelse. Utvinningen, drevet av økt saltholdighet, illustrerer ytterligere følsomheten til bunnvannsdannelse for endringer i saltholdighet på den antarktiske kontinentalsokkelen.
Bekymrende nok viser disse observasjonene at endringer spådd å skje innen 2050 er allerede i gang.
Abyssal havoppvarming drevet av Antarktis veltende nedgang, Kreditt: Matthew England og Qian Li.
Hva nå?
Istapet fra Antarktis forventes å fortsette, til og med akselerere, ettersom verden varmes opp. Vi er nesten sikker på å krysse 1.5? terskelen for global oppvarming innen 2027.
Mer istap vil bety mer oppfriskning, så vi kan forutse nedgangen i sirkulasjonen og dype oksygentapet vil fortsette.
Konsekvensene av en nedbremsing vil ikke være begrenset til Antarktis. Den veltende sirkulasjonen strekker seg over hele det globale havet og påvirker tempoet i klimaendringene og havnivåstigningen. Det vil også være forstyrrende og skadelig for livet i havet.
Vår forskning gir enda en grunn til å jobbe hardere – og raskere – for å redusere klimagassutslipp.
Om forfatterne
Kathy Gunn,, CSIRO; Matthew England, Scientia-professor og nestleder ved ARC Australian Center for Excellence in Antarctic Science (ACEAS), UNSW Sydneyog Steve Rintoul, CSIRO-stipendiat, CSIRO
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Relaterte bøker:
Fremtiden vi velger: Overleve klimakrisen
av Christiana Figueres og Tom Rivett-Carnac
Forfatterne, som spilte nøkkelroller i Parisavtalen om klimaendringer, tilbyr innsikt og strategier for å håndtere klimakrisen, inkludert individuell og kollektiv handling.
Klikk for mer info eller for å bestille
Den ubeboelige jorden: Livet etter oppvarmingen
av David Wallace-Wells
Denne boken utforsker de potensielle konsekvensene av ukontrollerte klimaendringer, inkludert masseutryddelse, mat- og vannmangel og politisk ustabilitet.
Klikk for mer info eller for å bestille
Fremtidsdepartementet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Denne romanen forestiller en nær fremtidig verden som kjemper med virkningene av klimaendringer og tilbyr en visjon for hvordan samfunnet kan endre seg for å møte krisen.
Klikk for mer info eller for å bestille
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Forfatteren utforsker menneskets påvirkning på naturen, inkludert klimaendringer, og potensialet for teknologiske løsninger for å møte miljøutfordringer.
Klikk for mer info eller for å bestille
Drawdown: Den mest omfattende planen som noen gang har foreslått å reversere global oppvarming
redigert av Paul Hawken
Denne boken presenterer en omfattende plan for å håndtere klimaendringer, inkludert løsninger fra en rekke sektorer som energi, landbruk og transport.
