На холодных глубинах морского дна антарктические донные воды являются частью глобальной кровеносной системы, поставляющей воды, богатые кислородом, углеродом и питательными веществами, в мировой океан. В течение последнего десятилетия ученые следили за изменениями в этих водах. Но новое исследование Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) предполагает, что эти изменения сами по себе меняются неожиданным образом, что может иметь серьезные последствия для океана и климата.
В статье, опубликованной 25 января в журнале Science Advances, группа под руководством океанографов WHOI Вивиан Менезес и Элисон Макдональд сообщает, что антарктические донные воды (AABW) опреснялись с удивительной скоростью в период с 2007 по 2016 год - сдвиг, который может изменить циркуляции океана и, в конечном итоге, способствуют повышению уровня моря.
«Если вы измените циркуляцию, вы измените все в океане», - сказал Менезес, исследователь WHOI с докторской степенью и ведущий автор исследования. Циркуляция океана управляет движением теплых и холодных вод по всему миру, поэтому она необходима для хранения и регулирования тепла и играет ключевую роль в температуре и климате Земли. «Но у нас еще нет всей истории. У нас есть несколько новых кусочков, но у нас нет всей головоломки».
Сама загадка не нова: прошлые исследования показывают, что AABW претерпевает значительные изменения на протяжении десятилетий. С 1990-х годов в рамках международной программы повторных исследований периодически берутся пробы из определенных океанских бассейнов по всему миру, чтобы отслеживать циркуляцию и условия в этих местах с течением времени. Вдоль одной цепочки участков, или «станций», протянувшейся от Антарктиды до южной части Индийского океана, исследователи отследили условия ААДВ - слоя очень холодной воды с температурой ниже 0°C (она остается жидкой из-за содержания соли, или соленость), который движется через бездонный океан, смешиваясь с более теплыми водами, поскольку он циркулирует вокруг земного шара в Южном океане и на север во все три основных океанских бассейна.
AABW формируется вдоль антарктических шельфовых ледников, где сильные ветры охлаждают открытые участки воды, называемые полыньями, до тех пор, пока часть воды не замерзнет. Однако соль в воде не замерзает, поэтому незамерзшая морская вода вокруг льда становится более соленой. Соль делает воду более плотной, заставляя ее опускаться на дно океана.
«Считается, что эти воды лежат в основе крупномасштабной глобальной циркуляции океана», - сказал Макдональд, старший научный сотрудник WHOI и соавтор исследования. «Антарктическая донная вода получает свои характеристики из атмосферы - например, растворенный углерод и кислород - и отправляет их вглубь океана. Затем, когда вода движется по земному шару, она смешивается с водой вокруг нее, и они начинают делиться друг с другом свойствами. Это как сделать глубокий вдох и очень медленно, в течение десятилетий или даже столетий, выдохнуть."
В результате холодный поток играет решающую роль в регулировании циркуляции, температуры и доступности кислорода и питательных веществ во всем мировом океане и служит как барометром изменения климата, так и фактором, который может способствовать этому. изменить.
Предыдущее исследование с использованием данных повторного обследования показало, что AABW нагрелся и освежился (стал менее засоленным) в период с 1994 по 2007 год..
В течение южного лета 2016 года они присоединились к команде научно-исследовательского судна R/V Revelle и совершили круиз на север от Антарктиды до Австралии, преодолевая частые штормы, чтобы собирать образцы каждые 30 морских миль. В корабельной лаборатории они проанализировали образцы, используя данные датчиков проводимости, температуры и глубины (CTD), которые измеряют соленость, температуру и другие свойства воды, при поддержке соавтора исследования Кортни Шацман из Института океанографии Скриппса, которая обработал исходные данные.
Команда обнаружила, что ранее обнаруженная тенденция к потеплению сохраняется, хотя и несколько более медленными темпами. Однако самым большим сюрпризом стало отсутствие солености: AABW в этом регионе за последнее десятилетие становился свежее в четыре раза быстрее, чем в период с 1994 по 2007 год..
"Я подумал: "Ого!" когда я увидел изменение солености, - сказал Менезеш. «Вы собираете данные и иногда тратите от 2 до 3 лет, чтобы найти что-то, но на этот раз мы знали, что у нас есть, в течение нескольких часов, и мы знали, что это было очень неожиданно».
Такой сдвиг, будь он глобальным, может значительно нарушить циркуляцию океана и уровень моря.
«Чем преснее и теплее вода, тем менее плотной она будет, и тем больше она будет расширяться и занимать больше места - а это приведет к повышению уровня моря», - сказал Макдональд. «Если эти воды больше не будут тонуть, это может иметь далеко идущие последствия для глобальной циркуляции океана."
Остаются вопросы относительно причины сдвига. Менезес и Макдональд предполагают, что освежение могло быть связано с недавним событием, изменившим ландшафт. В 2010 году айсберг размером с Род-Айленд столкнулся с языком ледника Мерца в Антарктиде, оторвав кусок площадью более 1000 квадратных миль и изменив ледяной ландшафт побережья Земли Георга V/Адели, где AABW наблюдал в этом исследовании, как считается, формируется. Последующее таяние резко опреснило там воды, что могло, в свою очередь, опреснить и AABW. Будущие исследования могут использовать химический анализ, чтобы проследить путь воды до места столкновения и отела и подтвердить гипотезу.