Unser neue Forschung in der Antarktis deutet darauf hin, dass sich die lebenswichtige Kaltwasserschicht auf dem Meeresboden, die den Globus umkreist und die Fähigkeit des Ozeans beeinflusst, weiterhin einen Großteil der steigenden atmosphärischen Wärme und der Treibhausgasemissionen zu absorbieren, erwärmt und schrumpft.
Vieles davon ist eine Folge des vom Menschen verursachten Klimawandels, der die Eisschelfs der Antarktis zum Schmelzen bringt und das komplexe System stört, das diese Zirkulation steuert. Was die letzten 30 Jahre betrifft, scheint jedoch ein natürlicher Zyklus teilweise für die beobachteten Veränderungen verantwortlich gewesen zu sein.
Der Ozean hat mehr als aufgenommen 90 % der überschüssigen Wärme und herum 30 % des zusätzlichen Kohlendioxids Der Mensch hat seit Beginn des Industriezeitalters erzeugt. Dadurch wurden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Erdoberfläche, auf der wir leben, erheblich verringert.
Der größte Teil dieses Austauschs von Gasen und Wärme zwischen der Atmosphäre und dem Ozean findet im Südpolarmeer rund um die Antarktis durch die komplexe vertikale Bewegung des Wassers statt. Einer der größten Treiber dieser vertikalen Bewegung ist die Produktion dessen, was Ozeanographen als antarktisches Grundwasser bezeichnen.
An der antarktischen Küste kommt Meerwasser nahe dem Gefrierpunkt mit der viel kälteren Luft in Kontakt und gefriert zu Meereis, wodurch Salz ausgestoßen und Süßwasser verbraucht wird, sodass kaltes, salziges und dichtes Wasser zurückbleibt.
Der überwiegende Teil dieses dichten Wassers wird nur an wenigen Orten rund um die Antarktis produziert. An diesen Orten drückt der Wind, der vom kalten Kontinent weht, ständig neu gebildetes Meereis von den umliegenden Eisschelfs weg, um offene Wassergebiete zu schaffen, die als Polynyas bekannt sind.
Diese Polynya-Eisfabriken produzieren große Mengen an kaltem und salzigem Wasser, das wie ein U-Boot-Wasserfall den Kontinentalhang der Antarktis hinunter auf den Meeresboden stürzt. Dort breitet sich das antarktische Grundwasser, die tiefste und dichteste Wassermasse der Welt und die größte ihrer Art, rund um den Globus aus und speichert Kohlenstoff aus der Atmosphäre für Hunderte oder sogar Tausende von Jahren.
Wenn sich das Grundwasser der Antarktis entlang des Meeresbodens nach Norden bewegt, treibt es den großen Ozeanförderer an, der auch als „Förderband“ bekannt ist Umkippen der Zirkulation: Strömungen, die Wärme, Kohlenstoff und Nährstoffe in den Meeresbecken umverteilen und das globale Klima regulieren.
Unsere neue Forschung nutzte Beobachtungen von Schiffen und Satelliten und zeigte, dass das Grundwasservolumen im Weddellmeer, dem atlantischen Teil des Südpolarmeeres und einem der größten Produzenten dieser Wassermasse, in den letzten 30 Jahren um mehr als 20 % zurückgegangen ist Jahre, wodurch sich das tiefe Weddellmeer viermal schneller erwärmt als im globalen Durchschnitt.
Unsere Beweise deuten darauf hin, dass die Abschwächung der Offshore-Winde in der Region dafür verantwortlich ist, dass die Polynyas schrumpfen und weniger aus dem kalten, dichten, salzigen Wasser bestehen, das das Grundwasser der Antarktis speist und den globalen Ozeanförderer antreibt. Dies könnte die tiefe Umwälzzirkulation verlangsamen, mit tiefgreifenden Auswirkungen auf das Klimasystem.
Vorherige Studien haben den sich verlangsamenden globalen Ozeanförderer mit der Bildung von weniger kaltem, dichtem Wasser im Südpolarmeer aufgrund des zunehmenden Schmelzwassers aus den Eisschelfs in Verbindung gebracht. Während der vom Menschen verursachte Klimawandel erheblich ist, legen unsere neuen Forschungsergebnisse nahe, dass auch die natürliche Variabilität von Wind und Meereis wichtig ist.
Wie ist der Wind im Weddellmeer?
Schwächere Winde, die in den letzten 30 Jahren vor der Küste im südlichen Weddellmeer wehten, haben die Größe der Küstenpolynja begrenzt, was wiederum zu weniger Meereis geführt hat.
Wir fanden heraus, dass diese Veränderung des Windes offenbar mit Veränderungen der Oberflächentemperatur über dem tropischen Pazifik während desselben Zeitraums zusammenhängt, was Teil eines natürlichen Zyklus ähnlich dem El Niño ist, der als interdekadische Pazifische Oszillation bekannt ist.
Schwankende Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Pazifik sind stark genug, um den lokalen Luftdruck und sogar den Luftdruck zu beeinflussen beeinflussen der Wind auf beiden Seiten der Antarktischen Halbinsel. Dies bedeutet, dass der Trend der Weddellmeerwinde und die daraus resultierende antarktische Grundwasserbildung in den letzten 30 Jahren möglicherweise auch Teil eines längeren natürlichen Zyklus sind.
Wenn es natürlich ist, sollten wir dann aufhören, uns Sorgen zu machen?
Schiffsbeobachtungen haben uns dabei geholfen, dies zu zeigen die unterste Wasserschicht hat sich seit Jahrzehnten überall in der Antarktis erwärmt und ausgedünnt. In anderen Regionen als dem Weddellmeer sind beide neu Modellvorhersagen Und Beobachtungen legen nahe, dass dies durch die Zunahme des Süßwassers aus dem schmelzenden Eisschelf der Antarktis erklärt werden kann, was die Bildung von salzigem und dichtem Wasser stört, das sonst sinken würde.
Eine ähnliche Veränderung wurde in der unteren Wasserschicht des Weddellmeeres festgestellt, obwohl die Eisschelfs hier nicht schmelzen fast genauso schnell wie anderswo in der Antarktis. Dies liegt vor allem daran, dass die Meereisfabrik Polynya in Küstennähe das wärmere Wasser des Südlichen Ozeans normalerweise in Schach hält.
Obwohl unsere Studie darauf hindeutet, dass Veränderungen im Weddellmeer ein Ergebnis natürlicher Variabilität im Erdsystem sind, sind sie auch Teil eines antarktisweiten Trends, der nicht so eindeutig durch natürliche Ursachen erklärt werden kann. Tatsächlich steht das Auffrischen und Schrumpfen des Grundwassers im Einklang mit wissenschaftlichen Vorhersagen über das Abschmelzen des Eisschildes. Satellitenbeobachtungen haben gezeigt, dass a stetiger Verlust der Eisschildmasse seit 2002.
Modelle sind eines der besten Werkzeuge, um aktuelle Kenntnisse der Physik sowie aktuelle und vergangene Bedingungen in ein Verständnis des zukünftigen Klimas umzusetzen. Doch ihre Darstellung vieler wichtiger Prozesse, etwa der Bildung des antarktischen Grundwassers, ist oft unvollständig. Deshalb bedarf es fortlaufender Forschung, um unser Verständnis der Funktionsweise des Erdsystems zu verbessern und Zukunftsprognosen zu verfeinern.
Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass die Eisdecke der Antarktis anfällig für das sich erwärmende Klima ist und dass das Abschmelzen dieses großen Eisreservoirs die Umwälzzirkulation stören wird, die sich über den gesamten globalen Ozean erstreckt. Dies wird das Klima stören und den Anstieg des Meeresspiegels weltweit beschleunigen.
Als Wissenschaftler, die die komplexe Wechselwirkung zwischen Ozean, Eisschild und Atmosphäre rund um die Antarktis untersuchen, hoffen wir, dass die weitere Verbesserung unseres Verständnisses des Erdsystems und künftiger Klimaprognosen dazu beitragen wird, Entscheidungsträger zu informieren. Es sind systematische Anstrengungen erforderlich, um die Treibhausgasemissionen sofort zu reduzieren und das Tempo der globalen Erwärmung zu verlangsamen.
Mehr Informationen:
Shenjie Zhou et al., Verlangsamung des antarktischen Grundwasserexports durch klimatische Wind- und Meereisveränderungen, Natur Klimawandel (2023). DOI: 10.1038/s41558-023-01695-4
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