In 1974, slechts een paar jaar na de lancering van de eerste Landsat-satelliet, merkten wetenschappers iets vreemds op in de Weddellzee nabij Antarctica. Er was een groot ijsvrij gebied, een polynya genaamd, in het midden van het pak ijs. De polynya, die een gebied besloeg zo groot als Nieuw-Zeeland, verscheen opnieuw in de winters van 1975 en 1976 maar is sindsdien niet meer gezien.
gerelateerde inhoud
- Volg een mooie tour van twee minuten door Antarctica vanuit de lucht
- Waarom groeit het zee-ijs van Antarctica terwijl de temperaturen stijgen?
Wetenschappers interpreteerden de verdwijning van de polynya als een teken dat de vorming van nature een zeldzame gebeurtenis was. Maar onderzoekers die in Nature Climate Change rapporteren, zijn het daar niet mee eens, en zeiden dat het uiterlijk van de polynya veel gebruikelijker was en dat klimaatverandering nu de vorming ervan onderdrukt.
Bovendien kan de afwezigheid van de polynya gevolgen hebben voor de enorme transportband van oceaanstromingen die warmte over de hele wereld verplaatsen.
Met satellietbeelden konden wetenschappers een ijsvrij gebied in de Weddellzee (kwadrant linksboven) vinden in de Antarctische winters van 1974 tot 1976. (Credit: Claire Parkinson (NASA GSFC)) Oppervlaktewater rond de polen is meestal relatief fris vanwege neerslag en het feit dat zee-ijs erin smelt, waardoor het erg koud is. Als gevolg hiervan bevindt zich onder het oppervlak een laagje iets warmer en meer zout water dat niet is geïnfiltreerd door smeltend ijs en neerslag. Dit hogere zoutgehalte maakt het dichter dan water aan de oppervlakte.
Wetenschappers denken dat de Weddell polynya kan ontstaan wanneer oceaanstromingen deze dichtere ondergrondse wateren tegen een onderwater bergketen duwen die bekend staat als de Maud Rise. Dit dwingt het water naar de oppervlakte, waar het zich vermengt met en verwarmt kouder oppervlaktewater. Hoewel het de bovenste laag water niet voldoende verwarmt voor een persoon om comfortabel in te baden, is het voldoende om ijsvorming te voorkomen. Maar tegen een vergoeding - de warmte van het opwekkende ondergrondse water verdwijnt snel in de atmosfeer nadat het de oppervlakte bereikt. Dit warmteverlies dwingt het nu koele maar nog steeds dichte water om ongeveer 3.000 meter te zinken om een enorme, superkoude onderwateroceaan te voeden huidige bekend als Antarctic Bottom Water.
Antarctisch bodemwater verspreidt zich over de mondiale oceanen op een diepte van 3000 meter en meer en levert zuurstof in deze diepe plaatsen. Het is ook een van de drijvende krachten achter de mondiale thermohaliene circulatie, de grote oceaan-transportband die warmte van de evenaar naar de polen verplaatst.
Een netwerk van oppervlaktestromen en diepzeestromingen verplaatst water en warmte over de hele wereld. (Credit: NASA / Map door Robert Simmon, aangepast van het IPCC 2001 en Rahmstorf 2002) Maar om zich in de Weddellzee te vermengen, moet de bovenste laag oceaanwater dichter worden dan de laag eronder zodat het water kan zinken.
Om erachter te komen wat er gaande is in de Weddellzee, begonnen Casimir de Lavergne van McGill University in Montreal en collega's met het analyseren van temperatuur- en zoutgehalte metingen verzameld door schepen en robotdrijvers in deze regio sinds 1956 - tienduizenden datapunten. De onderzoekers konden zien dat de oppervlaktelaag van water op de plaats van de Weddell polynya sinds de jaren 1950 minder zout wordt. Zoet water is minder dicht dan zout water, en het fungeert als een deksel op het Weddell-systeem, het houdt het warme water onder de grond vast en voorkomt dat ze het oppervlak bereiken. Dat op zijn beurt stopt het mengen dat Antarctisch Bodemwater op die plaats produceert.
Die toename van zoet water komt uit twee bronnen: Klimaatverandering heeft de mondiale watercyclus versterkt, waardoor zowel verdamping als neerslag toenemen. En Antarctische gletsjers kalven en smelten sneller. Beide bronnen leveren uiteindelijk meer zoet water op aan de Weddellzee dan wat het gebied in het verleden heeft meegemaakt, merken de onderzoekers op.
Om te kijken wat de toekomst voor dit systeem zou kunnen zijn, kozen de Lavergne en collega's voor een set van 36 klimaatmodellen. Die modellen, die voorspellen dat droge plaatsen van de wereld over het algemeen droger worden en natte plaatsen natter, tonen aan dat dit gebied van de Zuidelijke Oceaan in de toekomst nog meer neerslag zou moeten zien. De modellen bevatten geen smeltende gletsjers, maar die zullen naar verwachting meer zoet water toevoegen, wat het deksel op het systeem nog sterker zou kunnen maken, volgens de onderzoekers.
Een verzwakking van de vermenging van water in de Weddell-zee zou, althans gedeeltelijk, een krimp in Antarctische bodemwateren kunnen verklaren die in 2012 werd gemeld. Dat "kan een verzwakking in de onderste tak van de thermohaliene circulatie veroorzaken."
Die lagere tak is de neef van een soortgelijk convectieproces in de Labrador Zee van de Noord-Atlantische Oceaan, waar koud water uit het Noordpoolgebied zinkt en diepe stromingen naar het zuiden drijft. Als deze bron van diep water werd afgesloten, misschien vanwege een instroom van zoet water, hebben wetenschappers gezegd dat de resultaten rampzalig kunnen zijn, vooral voor Europa, dat warm wordt gehouden door deze beweging van warmte en water. Klimaatonderzoekers beschouwen dit scenario als zeer onwaarschijnlijk, maar niet uit de mogelijkheid. En zelfs een verzwakt systeem kan wereldwijd gevolgen hebben voor het klimaat en het weer.
Meer onmiddellijk zou een verzwakking van de vermenging in de Weddellzee echter kunnen bijdragen aan enkele van de klimaattrends die zijn waargenomen in Antarctica en de Zuidelijke Oceaan. Door warmer oceaanwater gevangen te houden, kan de verzwakking een vertraging in oppervlakteverwarming en expansie in het zeeijs verklaren, merken de onderzoekers op.
De verzwakking van de Weddell Sea-menging heeft ook alle warmte en koolstof gevangen in die diepere lagen oceaanwater gevangen gehouden. Als er een andere gigantische polynya zou ontstaan, wat onwaarschijnlijk maar mogelijk is, waarschuwen de onderzoekers, zou dit een opwarmimpuls op de planeet kunnen veroorzaken.
