Огромные дыры в антарктическом зимнем ледяном пакете периодически появлялись с 1970-х годов, но причина их образования была в значительной степени загадочной.
Ученые, с помощью плавающих роботов и технически оснащенных тюленей, теперь могут получить ответ: так называемые полиньи (по-русски «открытая вода»), похоже, являются результатом штормов и соли, согласно новым исследованиям.
В последнее время Полинья привлекают к себе большое внимание, потому что два очень больших из них открылись в море Уэдделла в 2016 и 2017 годах; в последнем случае, согласно статье, опубликованной в апреле в журнале Geophysical Research Letters, открытые воды простирались на 115 097 квадратных миль (298 100 квадратных километров).
Теперь наиболее полный анализ состояния океана во время формирования полыньи показывает, что эти участки открытой воды растут из-за кратковременных изменений климата и особенно неприятной погоды. Полыньи также выделяют в атмосферу много глубоководной жары, с последствиями, которые ученые все еще разрабатывают.
«Это может изменить погодные условия вокруг Антарктиды», - сказал в прямом эфире научный руководитель Итан Кэмпбелл, доктор наук по океанографии в Вашингтонском университете. "Возможно, дальше".
Наблюдение за открытым океаном
Исследователи уже подозревали, что штормы сыграли определенную роль в создании полынь в последние годы. Документ, опубликованный в апреле учеными-атмосферологами в журнале Geophysical Research: Атмосфера указала на особенно сильный шторм со скоростью ветра до 72 миль в час (117 километров в час) в 2017 году.
Но, несмотря на то, что зимние штормы 2016 и 2017 годов были экстремальными, штормовые моря являются нормой в антарктической зиме, сказал Кэмпбелл.
«Если бы это были только штормы, мы бы видели полыньи все время, но не видим», - сказал он. Вместо этого большие полиньи относительно редки. В 1974, 1975 и 1976 годах их было три, но до 2016 года ничего существенного не произошло.
Кэмпбелл и его команда получили данные с двух роботизированных поплавков размером с человека, которые были развернуты в море Уэдделла в рамках финансируемого Национальным научным фондом проекта по наблюдению и моделированию углерода и климата в Южном океане (SOCCOM). По словам Кэмпбелла, поплавки дрейфуют в течениях примерно в миле от поверхности океана, собирая данные о температуре воды, солености и содержании углерода.
В целях сравнения исследователи также использовали круглогодичные наблюдения с исследовательских судов Антарктики и даже научных тюленей - диких ластоногих, снабженных небольшими инструментами для сбора данных об океане, когда животные совершают свои обычные путешествия.
Бурные моря
В совокупности эти наблюдения объяснили полную историю полынь 2016 и 2017 гг. По словам Кэмпбелла, первый ингредиент был частью климатической модели, называемой южной кольцевой модой, полярной версией Эль-Ниньо. Кэмбелл сказал, что регулярное изменение климата, которое может переносить ветры либо дальше от побережья Антарктики, в этом случае они становятся слабее, либо ближе к побережью, становится сильнее. Когда изменчивость смещает ветры все сильнее и сильнее, она создает больше подъема теплой соленой воды из глубины моря Уэдделла до более холодной и свежей поверхности океана.
По словам Кэмпбелла, такая климатическая модель и последующее повышение температуры поверхности океана в 2016 году стали необычно засоленными, что, в свою очередь, облегчило вертикальное смешивание воды в океане. Как правило, различия в солености разделяют слои океана, так же как менее плотная нефть плавает на поверхности воды и отказывается смешиваться. Но поскольку поверхность океана была необычайно соленой, разница между поверхностными и более глубокими водами была меньше.
«Океан был необычно соленым на поверхности, и это сделало барьер для смешивания намного слабее», - сказал Кэмпбелл.
Теперь все, что нужно океану, было немного взволновано А зимы 2016 и 2017 года обеспечены ложкой. Сильные штормы создавали ветер и волны, которые смешивали воду вертикально, поднимая теплую воду со дна океана, которое растопило морской лед.
Эффекты полиньи, которые сформировались, все еще несколько таинственны. Исследователи обнаружили, что внутренняя часть океана под ними охлаждается на 0,36 градуса по Фаренгейту (0,2 градуса по Цельсию). По словам Кэмпбелла, это выделение тепла может изменить местные погодные условия и даже сместить ветер во всем мире.
Еще более тревожным, по его словам, является то, что вода в открытом океане, подверженная воздействию атмосферы во время полыньи, потенциально богата углеродом. Глубокие антарктические воды являются кладбищами морской флоры и фауны, которые выделяют углерод по мере их разложения. По словам Кэмпбелла, если этот углерод попадет в атмосферу через полиньи, эти отверстия в открытой воде могут внести небольшой вклад в изменение климата.
По словам Кэмпбелла, вопрос о том, будут ли полиньи так поступать, пока не решен, но новое исследование должно помочь ученым определить более подробную информацию об изменяющемся климате Антарктиды. По словам Кэмпбелла, современные модели Антарктики, по-видимому, предсказывают больше полыньй, чем реально существует. Теперь разработчики моделей климата будут иметь больше данных для улучшения этих прогнозов, создавая лучшую виртуальную Антарктику для понимания изменения климата.
Исследование появилось 10 июня в журнале Nature.
