Вчені пояснили появу величезної діри в антарктичному льоду

Нещодавнє дослідження пояснює утворення великого розкриття морського льоду в Антарктиді, детально описуючи взаємодію океану та атмосфери, яка це спричинила. Дослідники виявили відсутню частину головоломки за рідкісним отвором у морському льоду навколо Антарктиди, який був майже вдвічі більшим за Уельс і стався взимку 2016 і 2017 років.

Дослідження, опубліковане 1 травня 2024 року в Science Advances,  показує ключовий процес, який вислизав від вчених щодо того, як отвір, який називається полінія, зміг сформуватися та зберігатися протягом кількох тижнів. Команда дослідників з Університету Саутгемптона, Університету Гетеборга та Університету Каліфорнії в Сан-Дієго вивчила полінію Мод Райз, названу на честь затопленої гори в морі Ведделла, над якою вона росте.

Вони виявили, що полінія була викликана складною взаємодією між вітром, океанськими течіями та унікальною географією дна океану, транспортуючи тепло та сіль до поверхні. В Антарктиді взимку поверхня океану замерзає, і морський лід покриває площу, яка приблизно вдвічі перевищує площу континентальних Сполучених Штатів.

У прибережних районах щороку відбуваються отвори в морському льоду. Тут сильні прибережні вітри здувають континент і відсувають лід, оголюючи морську воду внизу. Набагато рідше ці полінії утворюються в морському льоду над відкритим океаном, за сотні кілометрів від узбережжя, де моря мають глибину тисячі метрів.

Історичний контекст і останні спостереження

Адітя Нараянан, науковий співробітник Університету Саутгемптона, який очолював дослідження, сказав: «Полінію Піднесення Мод було виявлено в 1970-х роках, коли вперше були запущені супутники дистанційного зондування, які можуть бачити морський лід над Південним океаном. Він тривав послідовні зими з 1974 по 1976 роки, і тодішні океанографи припускали, що це буде щорічне явище. Але з 1970-х років це траплялося лише епізодично та через короткі проміжки часу.

«У 2017 році вперше з 1970-х років у морі Уедделла була така велика і довговічна полінія».

Протягом 2016 і 2017 років велика кругова океанська течія навколо моря Уедделла стала сильнішою. Одним із наслідків цього є те, що глибокий шар теплої солоної води піднімається, полегшуючи сіль і тепло вертикально змішуватися з поверхневою водою.

Роль динаміки океану

Фаб’єн Роке, професор фізичної океанографії в Університеті Гетеборга та співавтор дослідження, сказав: «Цей підйом допомагає пояснити, як може танути морський лід. Але коли морський лід тане, це призводить до освіження поверхневих вод, що, своєю чергою, повинно припинити змішування. Отже, для збереження полінії має відбуватися інший процес. Звідкись має бути додаткове надходження солі».

Дослідники використовували карти морського льоду дистанційного зондування, спостереження з автономних плавзасобів і позначених морських ссавців разом з обчислювальною моделлю стану океану. Вони виявили, що коли течія моря Ведделла обтікає узвишшя Мод, бурхливі вири переміщують сіль на вершину морської гори.

Звідси процес, званий «перенесенням Екмана», допоміг перемістити сіль на північний край височини Мод, де вперше утворилася полінія. Транспорт Екмана передбачає рух води під кутом 90 градусів до напрямку вітру, що дме над нею, впливаючи на океанські течії.

«Екманівський транспорт був основним відсутнім інгредієнтом, який був необхідним для збільшення балансу солі та підтримки змішування солі та тепла до поверхневих вод», — каже співавтор професор Альберто Навейра Гарабато, також із Саутгемптонського університету.

Полінії – це території, де відбувається величезний обмін тепла та вуглецю між океаном і атмосферою. Настільки, що вони можуть вплинути на тепло і вуглецевий бюджет регіону.

Довгострокові наслідки та тенденції

Професор Сара Гілл з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго, інший співавтор дослідження, сказала: «Відбиток поліній може залишатися у воді протягом кількох років після того, як вони сформувалися. Вони можуть змінити те, як вода рухається і як течії переносять тепло до континенту. Щільні води, які тут утворюються, можуть поширюватися через світовий океан».

Деякі з тих самих процесів, які брали участь у формуванні полінії Підняття Мод, наприклад підйом глибокої та солоної води, також спричиняють загальне зменшення морського льоду в Південному океані.

Професор Гілле додав: «Вперше з початку спостережень у 1970-х роках спостерігається негативна тенденція щодо морського льоду в Південному океані, яка почалася приблизно в 2016 році. До того вона залишалася дещо стабільною».