Steve Rintoul, auteur voorzien
Antarctica vormt het decor voor 's werelds grootste waterval. De actie vindt plaats onder het oppervlak van de oceaan. Hier stromen biljoenen tonnen koud, dicht, zuurstofrijk water van het continentale plat en zinken naar grote diepten. Dit Antarctische "bodemwater" verspreidt zich vervolgens naar het noorden langs de zeebodem in diepe oceaanstromingen, voordat het langzaam stijgt, duizenden kilometers verderop.
Op deze manier drijft Antarctica een wereldwijd netwerk van oceaanstromingen aan, de "omverwerpende circulatie" genaamd, die warmte, koolstof en voedingsstoffen herverdeelt over de hele wereld. Het kantelen is cruciaal om het klimaat op aarde stabiel te houden. Het is ook de belangrijkste manier waarop zuurstof de diepe oceaan bereikt.
Maar er zijn tekenen dat deze circulatie vertraagt en het gebeurt tientallen jaren eerder dan voorspeld. Deze vertraging kan de verbinding tussen de Antarctische kusten en de diepe oceaan verstoren, met ingrijpende gevolgen voor het klimaat op aarde, de zeespiegel en het zeeleven.
Onze nieuw onderzoek, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Climate Change, gebruikt waarnemingen uit de echte wereld om te ontcijferen hoe en waarom de diepe oceaan rond Antarctica de afgelopen drie decennia is veranderd. Onze metingen tonen aan dat de omslaande circulatie met bijna een derde (30%) is vertraagd en dat de zuurstofniveaus in de diepzee afnemen. Dit gebeurt zelfs eerder dan klimaatmodellen voorspelde.
We ontdekten dat het smelten van Antarctisch ijs de vorming van Antarctisch bodemwater verstoort. Het smeltwater maakt de oppervlaktewateren van Antarctica frisser, minder dicht en zinkt daardoor minder snel. Dit zet de remmen op de kantelende circulatie.
Dat is nu een waterval: dicht water dat van het continentale plat in de diepe oceaan in de Rosszee stroomt. Consortium voor oceaan-zee-ijsmodellering in Australië (COSIMA) en nationale computerinfrastructuur.
Waarom is dit belangrijk?
Naarmate de stroom van bodemwater vertraagt, neemt de toevoer van zuurstof naar de diepe oceaan af. De krimpende zuurstofrijke onderste waterlaag wordt dan vervangen door warmer water met een lager zuurstofgehalte, waardoor het zuurstofgehalte verder daalt.
Oceaandieren, groot en klein, reageren op zelfs kleine veranderingen in zuurstof. Diepzeedieren zijn aangepast aan zuurstofarme omstandigheden, maar moeten nog steeds ademen. Zuurstofverliezen kunnen ertoe leiden dat ze hun toevlucht zoeken in andere regio's of hun gedrag aanpassen. Modellen suggereren dat we dat zijn ingesloten tot een inkrimping van de "levensvatbare" omgeving die beschikbaar is voor deze dieren met een verwachte achteruitgang tot 25%.
Vertraging van het kantelen kan ook intensiveren opwarming van de aarde. De kantelende circulatie voert koolstofdioxide en warmte naar de diepe oceaan, waar het wordt opgeslagen en verborgen voor de atmosfeer. Naarmate de opslagcapaciteit van de oceaan afneemt, blijft er meer koolstofdioxide en warmte achter in de atmosfeer. Deze feedback versnelt de opwarming van de aarde.
Vermindering van de hoeveelheid Antarctisch bodemwater die de oceaanbodem bereikt, neemt ook toe zeeniveau omdat het warmere water dat het vervangt meer ruimte in beslag neemt (thermische uitzetting).
Verfrissing van plat water vermindert de stroom van dicht water en vertraagt de diepste delen van de kantelende circulatie, terwijl ook de diepe oxygenatie wordt verminderd. Kathy Gunn, auteur voorzien
Tekenen van een zorgwekkende verandering
Waarnemingen doen van bodemwater is een uitdaging. De Zuidelijke Oceaan is afgelegen en de thuisbasis van de sterkste winden en grootste golven ter wereld. De toegang wordt ook beperkt door zee-ijs in de winter, wanneer zich bodemwater vormt.
Dit betekent dat waarnemingen van de diepe Zuidelijke Oceaan schaars zijn. Desalniettemin hebben herhaalde dieptemetingen van scheepsreizen een glimp opgeleverd van de veranderingen die gaande zijn in de diepe oceaan. De onderste waterlaag is steeds warmer, minder dicht en dunner.
Satellietgegevens tonen de Antarctische ijskap aan krimpen. Oceaanmetingen stroomafwaarts van regio's met snel smelten laten zien dat er smeltwater is het verminderen van het zoutgehalte (en dichtheid) van kustwateren.
Antarctisch ijsmassaverlies in de afgelopen decennia op basis van satellietgegevens, waaruit blijkt dat Antarctica tussen 2002 en 2020 gemiddeld ~ 150 miljard ton ijs per jaar afstootte, waardoor smeltwater aan de oceaan werd toegevoegd en de zeespiegel steeg (Bron: NASA ).
Deze tekenen wijzen op een zorgwekkende verandering, maar er zijn nog steeds geen directe waarnemingen van de diepe omslaande circulatie.
Wat hebben we gedaan?
We hebben verschillende soorten waarnemingen op een nieuwe manier gecombineerd, gebruikmakend van elk van hun sterke punten.
De door schepen verzamelde dieptemetingen bieden momentopnamen van de oceaandichtheid, maar worden meestal ongeveer eens in de tien jaar herhaald. Aangemeerde instrumenten daarentegen leveren continue metingen van dichtheid en snelheid, maar slechts voor een beperkte tijd op een bepaalde locatie.
We hebben een nieuwe benadering ontwikkeld die scheepsgegevens, afmeergegevens en een numerieke simulatie met hoge resolutie combineert om de sterkte van de Antarctische bodemwaterstroming te berekenen en hoeveel zuurstof het naar de diepe oceaan transporteert.
Onze studie concentreerde zich op een diep bassin ten zuiden van Australië dat bodemwater uit verschillende bronnen ontvangt. Deze bronnen liggen stroomafwaarts van grote smeltwaterinputs, dus deze regio zal waarschijnlijk een vroege waarschuwing geven voor door het klimaat veroorzaakte veranderingen in de diepe oceaan.
De bevindingen zijn opvallend. Gedurende drie decennia, tussen 1992 en 2017, vertraagde de kantelende circulatie van deze regio met bijna een derde (30%), waardoor er minder zuurstof de diepte bereikte. Deze vertraging werd veroorzaakt door opfrissing in de buurt van Antarctica.
We ontdekten dat deze verfrissing de dichtheid en het volume van het gevormde Antarctische bodemwater vermindert, evenals de snelheid waarmee het stroomt.
De waargenomen vertraging zou nog groter zijn geweest als er geen kortstondige klimaatgebeurtenis was geweest die een gedeeltelijk en tijdelijk herstel van bodemwatervorming. Het herstel, aangedreven door een verhoogd zoutgehalte, illustreert verder de gevoeligheid van bodemwatervorming voor veranderingen in zoutgehalte op het Antarctische continentale plat.
Het is zorgwekkend dat deze waarnemingen laten zien dat er veranderingen zijn naar verwachting in 2050 plaatsvinden zijn al aan de gang.
Abyssale opwarming van de oceaan aangedreven door vertraging van het kantelen van Antarctica, Credit: Matthew England en Qian Li.
Wat nu?
Het ijsverlies van Antarctica zal naar verwachting doorgaan, zelfs versnellen, terwijl de wereld opwarmt. We zijn bijna zeker de 1.5 oversteken? drempelwaarde voor de opwarming van de aarde tegen 2027.
Meer ijsverlies betekent meer verfrissing, dus we kunnen anticiperen op de vertraging van de bloedsomloop en diepe zuurstofverliezen zullen aanhouden.
De gevolgen van een vertraging blijven niet beperkt tot Antarctica. De kantelende circulatie strekt zich uit over de hele wereldoceaan en beïnvloedt het tempo van klimaatverandering en zeespiegelstijging. Het zal ook ontwrichtend en schadelijk zijn voor het leven in zee.
Ons onderzoek biedt nog een reden om harder – en sneller – te werken om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.
Over de Auteurs
Kathy Gunn,, CSIRO; Matthew, Engeland, Scientia Professor en adjunct-directeur van het ARC Australian Centre for Excellence in Antarctic Science (ACEAS), UNSW Sydney en Steve Rintoul, CSIRO-fellow, CSIRO
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
De toekomst die we kiezen: de klimaatcrisis overleven
door Christiana Figueres en Tom Rivett-Carnac
De auteurs, die een sleutelrol speelden in de Overeenkomst van Parijs over klimaatverandering, bieden inzichten en strategieën voor het aanpakken van de klimaatcrisis, inclusief individuele en collectieve actie.
Klik voor meer info of om te bestellen
De onbewoonbare aarde: leven na opwarming
door David Wallace-Wells
Dit boek onderzoekt de mogelijke gevolgen van ongecontroleerde klimaatverandering, waaronder massale uitsterving, voedsel- en waterschaarste en politieke instabiliteit.
Klik voor meer info of om te bestellen
Het Ministerie van de Toekomst: een roman
door Kim Stanley Robinson
Deze roman verbeeldt een wereld in de nabije toekomst die worstelt met de gevolgen van klimaatverandering en biedt een visie op hoe de samenleving zou kunnen transformeren om de crisis het hoofd te bieden.
Klik voor meer info of om te bestellen
Onder een witte lucht: de aard van de toekomst
door Elizabeth Kolbert
De auteur onderzoekt de menselijke impact op de natuurlijke wereld, inclusief klimaatverandering, en het potentieel voor technologische oplossingen om milieu-uitdagingen aan te pakken.
Klik voor meer info of om te bestellen
Drawdown: het meest uitgebreide plan ooit voorgesteld om opwarming van de aarde tegen te gaan
onder redactie van Paul Hawken
Dit boek presenteert een alomvattend plan voor het aanpakken van klimaatverandering, inclusief oplossingen uit een reeks sectoren zoals energie, landbouw en transport.
