Οι ωκεανογράφοι έχουν μια εξήγηση για την αινιγματική αναταραχή του Αρκτικού Ωκεανού

Αυτή η εικόνα δείχνει τη δραστηριότητα των προσομοιωμένων νεκρών στον Αρκτικό Ωκεανό. Το αριστερό πλαίσιο δείχνει τις εποχιακές αλλαγές στη δραστηριότητα δίνης στην επιφάνεια του ωκεανού, σε σύγκριση με το δεξί πλαίσιο, όπου η συμπεριφορά δίνης δεν επηρεάζεται από τις εποχές και παραμένει η ίδια σε υψηλότερα επίπεδα. βαθιά στον ωκεανό. Πίστωση: Gianluca Meneghello

Οι Eddies θεωρούνται συχνά ως ωκεανός καιρός. Όπως οι κυκλοφορίες μεγάλης κλίμακας στην ατμόσφαιρα, οι νεροί στροβιλίζονται στον ωκεανό με τη μορφή θαλάσσιων κυκλώνων με αργή κίνηση, μεταφέροντας θρεπτικά συστατικά και θερμότητα και μεταφέροντάς τους σε όλο τον κόσμο.


Στους περισσότερους ωκεανούς, οι νεροί φαίνονται σε όλα τα βάθη και είναι πιο δυνατοί στην επιφάνεια. Αλλά από τη δεκαετία του 1970, οι ερευνητές έχουν παρατηρήσει μια ιδιαίτερη τάση στην Αρκτική: το καλοκαίρι, οι αρκτικές κινήσεις μοιάζουν με τους ομολόγους τους από άλλους ωκεανούς, εμφανίζονται σε όλη την στήλη νερού. Ωστόσο, με την επιστροφή του χειμερινού πάγου, τα νερά της Αρκτικής ηρεμούν και δεν υπάρχουν πουθενά τα πρώτα 50 μέτρα κάτω από τον πάγο. Εν τω μεταξύ, τα βαθύτερα στρώματα συνεχίζουν να αναστατώνουν τα νερά, χωρίς να επηρεάζονται από την απότομη αλλαγή στα ρηχά νερά.

Αυτή η εποχική στροφή στη δραστηριότητα της αρκτικής δίνης έχει προβληματίσει τους επιστήμονες για δεκαετίες. Τώρα μια ομάδα του MIT έχει μια εξήγηση. Σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Περιοδικό Φυσικής Ωκεανογραφίας, οι ερευνητές δείχνουν ότι τα κύρια συστατικά της συμπεριφοράς των δινών στην Αρκτική είναι η τριβή του πάγου και ωκεανός στρωμάτωση.

Με μοντελοποίηση της φυσικής του ωκεανού, ανακάλυψαν ότι ο χειμερινός πάγος λειτουργεί ως φρένο τριβής, επιβραδύνοντας επιφανειακά νερά και αποτρέποντάς τους να σπεύδουν σε ταραχώδεις δίνη Αυτό το αποτέλεσμα είναι τόσο βαθύ. μεταξύ 50 και 300 μέτρων βάθος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα αλμυρά και πυκνότερα στρώματα του ωκεανού ενεργούν για την απομόνωση το νερό φαινόμενα τριβής, επιτρέποντας στους στροβιλισμούς να στροβιλίζονται όλο το χρόνο.

Τα αποτελέσματα επισημαίνουν έναν νέο σύνδεσμο μεταξύ της δραστηριότητας του Eddy, του αρκτικού πάγου και της διαστρωμάτωσης των ωκεανών, ο οποίος μπορεί πλέον να ληφθεί υπόψη κλιματικά μοντέλα να παράγει πιο ακριβείς προβλέψεις για το πώς η Αρκτική θα εξελιχθεί με την κλιματική αλλαγή.

«Με την υπερθέρμανση της Αρκτικής, αυτός ο μηχανισμός διάχυσης δίνης, δηλαδή η παρουσία πάγου, θα εξαφανιστεί, επειδή ο πάγος δεν θα είναι εκεί το καλοκαίρι και θα είναι πιο κινητός το χειμώνα», εξηγεί ο Τζον Μάρσαλ. , καθηγητής ωκεανογραφίας. στο MIT. “Έτσι, αυτό που περιμένουμε να δούμε να κινείται στο μέλλον είναι μια Αρκτική που είναι πολύ πιο ασταθής και έχει συνέπειες για τη δυναμική μεγάλης κλίμακας του Αρκτικού συστήματος.”

Οι συν-συγγραφείς του Marshall στην εφημερίδα περιλαμβάνουν τον κύριο συγγραφέα Gianluca Meneghello, ερευνητή στο Τμήμα Γης, Ατμοσφαιρικών και Πλανητικών Επιστημών του MIT, καθώς και Camille Lique, Pal Erik Isachsen, Edward Doddridge, Jean- Michel Campin, Healther Regan και Claude Talandier. .

Πίστωση: Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης

Κάτω από την επιφάνεια

Για τη μελέτη τους, οι ερευνητές συγκέντρωσαν δεδομένα σχετικά με τη δραστηριότητα του Αρκτικού Ωκεανού που διατέθηκαν από το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν μεταξύ 2003 και 2018, από αισθητήρες που μετρούν την ταχύτητα του νερού σε διάφορα βάθη σε όλη τη στήλη νερού.

Η ομάδα υπολόγισε κατά μέσο όρο τα δεδομένα για να παράγει μια χρονοσειρά για να παράγει ένα τυπικό έτος ταχύτητας Αρκτικού Ωκεανού με βάθος. Από αυτές τις παρατηρήσεις, προέκυψε ένα σαφές εποχιακό μοτίβο: Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες με πολύ μικρή κάλυψη πάγου, είδαν υψηλές ταχύτητες και περισσότερη δραστηριότητα στροβιλισμού σε όλα τα βάθη του ωκεανού. Το χειμώνα, καθώς ο πάγος μεγάλωνε και αυξήθηκε σε πάχος, τα ρηχά νερά σταμάτησαν και τα νερά εξαφανίστηκαν, ενώ τα βαθύτερα νερά συνέχισαν να δείχνουν δραστηριότητα υψηλής ταχύτητας.

«Στο μεγαλύτερο μέρος του ωκεανού, αυτά τα νερά εκτείνονται στην επιφάνεια», λέει ο Μάρσαλ. “Όμως, κατά τη διάρκεια του Αρκτικού χειμώνα, βρίσκουμε ότι οι νεκροί ζουν κάτω από την επιφάνεια, όπως τα υποβρύχια που σύρονται βαθιά και δεν έρχονται στην επιφάνεια.”

Για να δουν τι θα μπορούσε να είναι πίσω από αυτήν την περίεργη εποχική αλλαγή στη δραστηριότητα δίνης, οι ερευνητές πραγματοποίησαν μια «ανάλυση αστάθειας βαροκλινικού». Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιεί ένα σύνολο εξισώσεων που περιγράφουν τη φυσική του ωκεανού και καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο οι αστάθειες, όπως τα καιρικά συστήματα στην ατμόσφαιρα και τα νερά στον ωκεανό, αλλάζουν υπό δεδομένες συνθήκες.

Μια παγωμένη τριβή

Οι ερευνητές συνδέουν διάφορες συνθήκες στο μοντέλο και για κάθε κατάσταση εισήγαγαν μικρές διαταραχές παρόμοιες με κυματισμούς από επιφανειακούς ανέμους ή από ένα διερχόμενο σκάφος, σε διαφορετικά βάθη του ωκεανού. Στη συνέχεια, πήραν το μοντέλο προς τα εμπρός για να δουν αν οι διαταραχές θα εξελιχθούν σε μεγαλύτερες και γρηγορότερες περιστροφές.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν συνδέθηκαν τόσο η τριβή του θαλάσσιου πάγου όσο και η επίδραση της διαστρωμάτωσης, όπως σε διάφορα στρώματα πυκνότητας αρκτικών υδάτων, το μοντέλο παρήγαγε ταχύτητες νερού που ταιριάζει με αυτό που οι ερευνητές είδαν αρχικά στις πραγματικές παρατηρήσεις. Με άλλα λόγια, είδαν ότι χωρίς τριβή του πάγου, οι νεροί σχηματίζονταν ελεύθερα σε όλα τα βάθη του ωκεανού. Με την αύξηση της τριβής και το πάχος του πάγου, τα νερά επιβραδύνθηκαν και τα νερά εξαφανίστηκαν στα πρώτα 50 μέτρα του ωκεανού. Κάτω από αυτό το όριο, όπου η πυκνότητα του νερού, δηλαδή η διαστρωμάτωση του, αλλάζει δραματικά, οι νεροί συνεχίζουν να στροβιλίζονται.

Όταν συνδέθηκε με άλλες αρχικές συνθήκες, όπως μια στρωματοποίηση λιγότερο αντιπροσωπευτική του πραγματικού Αρκτικού Ωκεανού, τα αποτελέσματα του μοντέλου ήταν λιγότερο συνεπή με τις παρατηρήσεις.

«Είμαστε οι πρώτοι που καταλήξαμε σε μια απλή εξήγηση για αυτό που βλέπουμε, δηλαδή ότι τα υπόγεια νερά παραμένουν έντονα όλο το χρόνο και ότι τα επιφανειακά νερά, μόλις ο πάγος είναι γύρω, σβήνονται λόγω των επιπτώσεων της τριβής. ” Ο Μάρσαλ εξηγεί.

Τώρα που έχουν επιβεβαιώσει ότι η τριβή και η στρωματοποίηση του πάγου επηρεάζουν την αρκτική παιδεία, οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η σχέση θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στον τρόπο με τον οποίο σχηματίζεται η Αρκτική τις επόμενες δεκαετίες. Άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι ο θερινός πάγος στην Αρκτική, που ήδη υποχωρεί γρηγορότερα από έτος σε έτος, θα εξαφανιστεί εντελώς έως το 2050. Με λιγότερο πάγο, τα νερά θα είναι απαλλαγμένα από πάγο. στροβιλίζεται, στην επιφάνεια και σε βάθος. Η αυξημένη δραστηριότητα δίνης το καλοκαίρι θα μπορούσε να προκαλέσει θερμότητα από άλλα μέρη του κόσμου, θερμαίνοντας περαιτέρω την Αρκτική.

Ταυτόχρονα, η χειμερινή Αρκτική θα καλυφθεί με πάγο για το άμεσο μέλλον, σημειώνει ο Meneghello. Η υπερθέρμανση της Αρκτικής θα προκαλέσει περισσότερη αναταραχή στον ωκεανό καθ ‘όλη τη διάρκεια του έτους ή μεγαλύτερη μεταβλητότητα στις εποχές θα εξαρτηθεί από τη δύναμη του θαλάσσιου πάγου.

Είτε έτσι είτε αλλιώς, «εάν μπαίνουμε σε έναν κόσμο όπου δεν υπάρχει πάγος το καλοκαίρι και ασθενέστερος πάγος το χειμώνα, η δραστηριότητα της δίνης θα αυξηθεί», λέει ο Meneghello. “Αυτό έχει σημαντικές επιπτώσεις σε πράγματα που κινούνται στο νερό, όπως ιχνηθέτες, θρεπτικά συστατικά και θερμότητα, καθώς και ανατροφοδότηση σχετικά με τον ίδιο τον πάγο.”


Βρέθηκαν στοιχεία για την ενίσχυση του ρεύματος Kuroshio λόγω εντατικοποίησης των τροπικών κυκλώνων


Περισσότερες πληροφορίες:
Γένεση και αποσύνθεση μεσοκλίμακας μπαροκλινικών νεκρών στον Εσωτερικό Αρκτικό Ωκεανό, Περιοδικό Φυσικής Ωκεανογραφίας, DOI: 10.1175 / JPO-D-20-0054.1 , Journals.ametsoc.org/view/jour… /JPO-D-20-0054.1.xml

Παραθέτω, αναφορά: Οι ωκεανογράφοι έχουν μια εξήγηση για τον προβληματικό ωκεανό αναταραχή της Αρκτικής (15 Δεκεμβρίου 2020) που ανακτήθηκε στις 15 Δεκεμβρίου 2020 από https://phys.org/news/2020-12-oceanographers-explanation-arctic-puzzling-ocean. html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από οποιαδήποτε δίκαιη χρήση για μελέτη ή ιδιωτική έρευνα, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για πληροφορίες.

READ  Φύση: Οι σκίουροι επιβιώνουν περισσότερο όταν μεγαλώνουν για να εμπιστεύονται τους γείτονές τους

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *