Основной движущей силой образования глубоководных вод Антарктики и циркуляции океана на нашей планете является ветер
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса, Австралия, смоделировали формирование и миграцию AABW (антарктические донные воды) за 60-летний период из четырех регионов вокруг Антарктиды (моря Уэдделла и Росса, залив Прюдс и побережье Адели) на основе моделей океан-море. Эти модели, опубликованные в "Журнале геофизических исследований: океаны", учитывают как изменения в перемещении морского льда, таяние наземного льда и прибрежные ветры влияют на AABW.
Схема образования антарктических донных вод с более слабыми восточными ветрами, приносящими меньше морского льда в регион, что создает области открытого океана, подверженные воздействию холодного воздуха, где возникают «фабрики морского льда». По мере образования большего количества морского льда соль выбрасывается в окружающий океан, создавая более плотную воду, которая опускается в бездну.
Авторы и права: Журнал геофизических исследований: океаны (2023 г.). DOI: 10.1029/2023JC019774
Земные океаны представляют собой сложную систему, и их взаимосвязанный характер имеет глобальные последствия. Вокруг Антарктиды в глубинах Южного океана образуются холодные и плотные воды. Это известно как антарктические донные воды (AABW). Он включает в себя большую часть самой глубокой абиссальной части океана и примерно треть объема морской среды планеты. AABW играет важную роль в глобальной циркуляции и опрокидывании океана, распределяя тепло, соль, углерод и питательные вещества на север в бассейны по всей планете.
Однако в последние десятилетия AABW стал теплее, менее соленым и уменьшился в объеме. Это имеет последствия для температуры океана, вентиляции и распределения питательных веществ на поверхности, затрагивая морские экосистемы и разнообразные организмы, которые они поддерживают. Это также влияет на глобальный климат и повышение уровня моря, что влияет на прибрежные сообщества.
AABW образуется вследствие приноса в регион холодных полярных ветров морского льда, образование которого выбрасывает соль в океан (соленость морского льда составляет примерно 5 % по сравнению с 34,5 % окружающей морской воды). Эта соль концентрируется в океане, делая морскую воду более плотной, так что она тонет, привлекая более теплую и более плавучую морскую воду в этот район в непрерывном цикле, известном как термохалинная циркуляция.
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса, Австралия, смоделировали формирование и миграцию AABW за 60-летний период из четырех регионов вокруг Антарктиды (моря Уэдделла и Росса, залив Прюдс и побережье Адели) на основе моделей океан-море. Эти модели, опубликованные в "Журнале геофизических исследований: океаны", учитывают, как изменения в перемещении морского льда, таяние наземного льда и прибрежные ветры влияют на AABW.
Карта четырех регионов Антарктиды, представленных в этом исследовании, с более темными цветами, указывающими на пиковые площади поверхностных вод, переносимых на глубину.
Кредит: Шмидт и др. 2023
Вынос водохранилищ AABW из морей Уэдделла и Росса может длиться до двух лет, а для залива Прюдс и Берега Адели – менее года. Было обнаружено, что первый сценарий оказывает сильное воздействие на циркуляцию океана на период до десяти лет после этого, в то время как второй возникает из-за более узкого шельфа Восточной Антарктики, вызывающего быстрый экспорт глубоководных вод (DSW), который предотвращает накопление на глубине.
Предполагаемой причиной этого повышенного образования AABW из морей Уэдделла и Росса являются более слабые полярные восточные ветры или даже полное изменение направления на западные, которые уменьшают количество морского льда, переносимого в этот район, поэтому оставляют более открытый океан. Это создает полыньи, которые подвергаются воздействию холодного антарктического воздуха в полную силу, что способствует более быстрому образованию морского льда. Следовательно, по мере роста морского льда в океаны выбрасывается больше соли, что увеличивает ее количество, доступное для образования плотного соленого AABW.
Море Уэдделла является районом с наивысшим уровнем формирования AABW, с максимальным расходом DSW, составляющим колоссальные 4,9 млн куб.
Оценки преобразования массы поверхностных вод использовались для расчета скорости, с которой поверхностные воды вытеснялись на глубину (процесс, известный как нисходящий поток) из-за разницы в плавучести в результате изменений температуры и солености. Этому способствовало высвобождение похожих на красители трассеров в поверхностные воды четырех регионов, причем для каждого из них использовались разные цвета. Предыдущие исследования показали, что трассеры, выпущенные в заливе Прюдс, указывают на то, что AABW сливается на запад с трассой из моря Уэдделла и выходит в Атлантический океан и западную часть Индийского океана. Между тем, AABW с побережья Адели и моря Росса сливаются для экспорта в Тихий океан.
Четыре антарктических региона, демонстрирующие перенос поверхностных вод на глубину (красная цветовая шкала), а также отток от них трассерных красителей (зеленая цветовая шкала), что указывает на течения AABW.
Кредит: Шмидт и др. 2023
Также показано, что сезонность является фактором формирования и переноса AABW, при этом южная зима (происходящая в южном полушарии с июня по август) характеризуется наибольшим опусканием поверхностных вод по сравнению с отсутствием или очень небольшим летом.
Во время образования морского льда рассол выбрасывается в океан, повышая соленость и способствуя преобразованию поверхностных вод в глубинные. В море Росса исследователи обнаружили, что с увеличением образования морского льда поток DSW в AABW увеличивался, хотя это не было постоянным во всех четырех регионах. Когда происходят особенно сильные нисходящие события плотных и соленых DSW, тогда модели показывают более высокий экспорт AABW из региона на срок до 10 лет после этого. Это произошло в море Уэдделла, когда сильный перенос массы поверхностных вод в 1962, 1980 и 1998 годах привел к усилению образования ААДВ в 1960-х, 1980-х и с конца 1990-х до середины 2000-х годов.
Хотя это исследование показывает корреляцию между ветром и образованием DSW (впоследствии AABW), ученые отмечают, что влияние приливов не учитывалось в моделировании, которое, как известно, способствует уменьшению образования AABW, что составляет 10% и 30% уменьшение в морях Уэдделла и Росса соответственно. Он также не учитывает сезонные колебания поступления талой воды, которая опресняет соленую воду или полости шельфового ледника. Тем не менее, это подчеркивает необходимость того, чтобы исследователи климата учитывали эффекты как краткосрочной межгодовой изменчивости, так и долгосрочных механизмов, чтобы понять последствия более теплого будущего, уменьшающего или даже разрушающего образование AABW.
