Enorme huller i den antarktiske vinteris-pakke har dukket sporadisk op siden 1970'erne, men grunden til deres dannelse har stort set været mystisk.
Videnskabsfolk ved hjælp af flydende robotter og teknisk udstyrede sæler kan nu have svaret: De såkaldte polynyaer (russisk for "åbent vand") ser ud til at være et resultat af storme og salt, finder nye undersøgelser.
Polynyaer har fået en masse opmærksomhed i det seneste, fordi to meget store åbnes i Weddellhavet i 2016 og 2017; i sidstnævnte begivenhed strakte det åbne farvande sig over 115.097 kvadrat miles (298.100 kvadratkilometer), ifølge en artikel offentliggjort i april i tidsskriftet Geophysical Research Letters.
Nu afslører det mest omfattende nogensinde på havforholdene under dannelse af polynya, at disse strækninger med åbent vand vokser på grund af kortvarige klimavariationer og særligt grimt vejr. Polynyaerne frigiver også en masse dyb havvarme i atmosfæren, med konsekvenser, som forskere stadig arbejder på.
"Det kan ændre vejrmønstre omkring Antarktis," siger studieleder Ethan Campbell, en doktorand i oceanografi ved University of Washington, til Live Science. "Eventuelt længere."
Iagttagelse af det åbne hav
Forskere har allerede mistanke om, at storme havde en eller anden rolle i oprettelsen af polynyaer i de senere år. Et papir, der blev offentliggjort i april af atmosfæriske videnskabsmænd i Journal of Geophysical Research: Atmosfærer pegede på en særlig voldsom storm med vindhastigheder op til 72 miles i timen (117 kilometer i timen) i 2017.
Men selvom vinterstormene i 2016 og 2017 var ekstreme, er stormfulde søer normen i Antarktis vinter, sagde Campbell.
”Hvis det kun var storme, ville vi se polynier hele tiden, men det gør vi ikke,” sagde han. I stedet for er store polynyaer relativt sjældne. Der var tre enorme i 1974, 1975 og 1976, men intet markant igen indtil 2016.
Campbell og hans team hentede data fra to robotiske menneskelige størrelser, der blev indsat i Weddell Sea af National Science Foundation-finansierede Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modelling-projektet (SOCCOM). Flyderne driver i strømme omkring en kilometer under havets overflade, sagde Campbell og indsamlede data om vandtemperatur, saltholdighed og kulstofindhold.
Til sammenligning anvendte forskerne også observationer året rundt fra antarktiske forskningsskibe og endda videnskabelige sæler - vilde pinnipeds udstyret med små instrumenter til at indsamle havdata, når dyrene foretager deres sædvanlige rejser.
Stormfulde hav
Sammensat forklarede disse observationer den fulde historie om polynyaerne 2016 og 2017. Den første ingrediens, sagde Campbell, var en del af et klimamønster kaldet den sydlige annular mode, den polære version af El Niño. Cambell sagde, at en regelmæssig klimavariation, der kan føre vindene enten længere væk fra den antarktiske kyst, i hvilket tilfælde de bliver svagere eller nærmere kysten og bliver stærkere. Når variationen flytter vindene tættere og stærkere, skaber det mere opsving af varmt, salt vand fra dybt i Weddellhavet til den koldere, friskere havoverflade.
Dette klimamønster og den efterfølgende oprulning gjorde havoverfladen usædvanligt salt i 2016, sagde Campbell, hvilket igen gjorde det lettere for havvandet at blandes lodret. Forskelle i saltholdighed holder havlagene adskilt, ligesom mindre tæt olie flyder oven på vandet og nægter at blandes. Men fordi havoverfladen var usædvanligt salt, var der mindre forskel mellem overflade og dybere vand.
"Havet var usædvanligt salt ved overfladen, og det gjorde barrieren for at blande meget svagere," sagde Campbell.
Nu var alt det nødvendige hav lidt oprørt. Og vinteren 2016 og 2017 gav skeen. Store storme skabte vind og bølger, der blandede vandet lodret, hvilket bragte varmt vand op fra havbunden, der smeltede havisen.
Effekterne af de dannede polynier er stadig noget mystiske. Forskerne fandt, at det indre af havet under dem afkøles med 0,36 grader Fahrenheit (0,2 grader Celsius). Den frigjorte varme kan ændre det lokale vejrmønster og endda skifte vinden globalt, sagde Campbell.
Mere om, sagde han, er, at det dybe havvand, der udsættes for atmosfæren under en polynya, er potentielt kulstofrig. Dybe antarktiske farvande er kirkegårde til livet i havet, der frigiver kulstof, når de forfalder. Hvis dette kulstof kommer ind i atmosfæren via polynyaer, kunne disse åbne vandåbninger bidrage lidt til klimaforandringer, sagde Campbell.
Hvorvidt polynyaer gør det, er stadig i luften, sagde Campbell, men den nye undersøgelse skal hjælpe forskere med at fastlægge flere detaljer om Antarktis skiftende klima. Nuværende modeller af Antarktis ser ud til at forudsige flere polynier end der faktisk findes, sagde Campbell. Nu vil klimamodellerne have flere data til at forbedre disse forudsigelser og skabe et bedre virtuelt Antarktis til forståelse af klimaforandringer.
Forskningen dukkede op 10. juni i tidsskriftet Nature.
