Тайна образования огромной полыньи в антарктическом морском льду раскрыта
Исследователи обнаружили недостающую часть головоломки, стоящую за редким отверстием в морском льду вокруг Антарктиды, которое было по размеру почти в два раза больше Уэльса и произошло зимой 2016 и 2017 годов, сообщает «phys.org».
Исследование раскрывает ключевой процесс, который ускользал от ученых в отношении того, как отверстие, называемое полыньей, могло формироваться и сохраняться в течение нескольких недель. Статья озаглавлена «Экмановский перенос соли как ключевой механизм формирования полыньи в открытом океане на подъеме Мод».
Команда исследователей из Университета Саутгемптона, Университета Гетеборга и Калифорнийского университета в Сан-Диего изучила полынью Мод Райз, названную в честь затопленной горы в море Уэдделла, над которой она растет.
Они обнаружили, что полынья была вызвана сложным взаимодействием между ветром, океанскими течениями и уникальной географией океанского дна, перенося тепло и соль к поверхности.
В Антарктиде поверхность океана зимой замерзает, а морской лед покрывает площадь, примерно в два раза превышающую континентальную часть Соединенных Штатов.
В прибрежных районах каждый год происходят вскрытия морского льда. Здесь сильные прибрежные ветры сдуваются с континента и отталкивают лед, обнажая морскую воду внизу. Гораздо реже эти полыньи образуются в морском льду над открытым океаном, в сотнях километров от побережья, где глубина морей составляет тысячи метров.
Адитья Нараянан, научный сотрудник Университета Саутгемптона, который руководил исследованием, сказал: «Полынья Мод Райз была обнаружена в 1970-х годах, когда были впервые запущены спутники дистанционного зондирования, которые могут видеть морской лед над Южным океаном. Она сохранялся в течение нескольких зим подряд с 1974 по 1976 год, и океанографы тогда предполагали, что это будет ежегодное явление. Но с 1970-х годов это происходило лишь спорадически и с короткими интервалами.
«В 2017 году у нас впервые с 1970-х годов в море Уэдделла появилась такая крупная и долгоживущая полынья».
В течение 2016 и 2017 годов большое круговое океанское течение вокруг моря Уэдделла стало сильнее. Одним из следствий этого является то, что глубокий слой теплой соленой воды поднимается, что облегчает вертикальное смешивание соли и тепла с поверхностными водами.
Фабьен Роке, профессор физической океанографии в Университете Гетеборга и соавтор исследования, сказал: «Этот апвеллинг помогает объяснить, как морской лед может растаять. Но по мере таяния морского льда это приводит к опреснению поверхностных вод, что, в свою очередь, должно положить конец перемешиванию. Таким образом для того, чтобы полынья сохранилась, должен происходить другой процесс. Должно быть откуда-то дополнительное поступление соли».
Исследователи использовали карты морского льда с дистанционным зондированием, наблюдения с автономных поплавков и меченых морских млекопитающих, а также вычислительную модель состояния океана. Они обнаружили, что по мере того, как течение моря Уэдделла обтекало Мод-Райз, турбулентные вихри перемещали соль на вершину морской горы.
Отсюда процесс, называемый «экмановским транспортом», помог переместить соль на северный склон поднятия Мод, где впервые сформировалась полынья. Перенос Экмана предполагает движение воды под углом 90 градусов к направлению ветра, дующего сверху, воздействуя на океанские течения.
«Экмановский транспорт был важным недостающим ингредиентом, который был необходим для увеличения баланса соли и поддержания смешивания соли и тепла по направлению к поверхностным водам», — сказал соавтор исследования профессор Альберто Навейра Гарабато, также из Университета Саутгемптона.
Полыньи — это области, где происходит передача огромного количества тепла и углерода между океаном и атмосферой. Настолько, что они могут повлиять на тепловой и углеродный баланс региона.
Отпечаток полыньи может оставаться в воде в течение нескольких лет после того, как они сформировались. Они могут изменить то, как движется вода и как течения переносят тепло к континенту. Плотные воды, которые здесь образуются, могут распространиться по всему мировому океану.
Некоторые из тех же процессов, которые были вовлечены в формирование полыньи Мод Райз, такие как апвеллинг глубоких и соленых вод, также приводят к общему сокращению морского льда в Южном океане.
Впервые с начала наблюдений в 1970-х годах наблюдается негативная тенденция в морском льду в Южном океане, которая началась примерно в 2016 году. До этого она оставалась относительно стабильной.