Steve Rintoul, författaren förutsatt
Antarktis sätter scenen för världens största vattenfall. Handlingen utspelar sig under havets yta. Här faller biljoner ton kallt, tätt, syrerikt vatten från kontinentalsockeln och sjunker till stora djup. Detta antarktiska "bottenvatten" sprider sig sedan norrut längs havsbotten i djupa havsströmmar, innan det sakta stiger, tusentals kilometer bort.
På det här sättet driver Antarktis ett globalt nätverk av havsströmmar som kallas "omvänd cirkulation" som omfördelar värme, kol och näringsämnen runt om i världen. Vältningen är avgörande för att hålla jordens klimat stabilt. Det är också det viktigaste sättet att syre når djuphavet.
Men det finns tecken på att denna cirkulation saktar ner och att det sker årtionden tidigare än förutspått. Denna avmattning har potential att störa kopplingen mellan de antarktiska kusterna och djuphavet, med djupgående konsekvenser för jordens klimat, havsnivå och marina liv.
Vår ny forskning, publicerad i dag i tidskriften Nature Climate Change, använder verkliga observationer för att dechiffrera hur och varför djuphavet runt Antarktis har förändrats under de senaste tre decennierna. Våra mätningar visar att den vältande cirkulationen har avtagit med nästan en tredjedel (30 %) och syrenivåerna i djuphavet minskar. Detta sker ännu tidigare än klimatmodeller förutspått.
Vi fann att smältning av Antarktis is stör bildandet av Antarktis bottenvatten. Smältvattnet gör det antarktiska ytvattnet fräschare, mindre tätt och därför mindre benäget att sjunka. Detta sätter bromsar på den vältande cirkulationen.
Nu är det ett vattenfall: tätt vatten som rinner från kontinentalsockeln ut i det djupa havet i Rosshavet. Konsortium för Ocean-Sea Ice Modeling i Australien (COSIMA) och National Computational Infrastructure.
Varför denna fråga?
När flödet av bottenvatten saktar ner, minskar tillförseln av syre till djuphavet. Det krympande syrerika bottenvattenlagret ersätts sedan av varmare vatten med lägre syrehalt, vilket ytterligare minskar syrehalten.
Havsdjur, stora som små, reagerar på även små förändringar i syre. Djuphavsdjur är anpassade till låga syreförhållanden men måste fortfarande andas. Förluster av syre kan få dem att söka skydd i andra regioner eller anpassa sitt beteende. Modeller tyder på att vi är det inlåst till en sammandragning av den "livskraftiga" miljön som är tillgänglig för dessa djur med en förväntad minskning på upp till 25 %.
Avmattning av vältning kan också intensifiera Global uppvärmning. Den vältande cirkulationen transporterar koldioxid och värme till djuphavet, där den lagras och döljs från atmosfären. När havets lagringskapacitet minskar, blir mer koldioxid och värme kvar i atmosfären. Denna feedback påskyndar den globala uppvärmningen.
Minskning av mängden antarktiskt bottenvatten som når havsbotten ökar också havsnivåer eftersom det varmare vattnet som ersätter det tar mer plats (termisk expansion).
Uppfräschning av hyllvatten minskar flödet av tätt vatten och bromsar de djupaste delarna av den vältande cirkulationen samtidigt som djupsyresättningen minskar. Kathy Gunn, författaren förutsatt
Tecken på en oroande förändring
Att göra observationer av bottenvatten är utmanande. Södra oceanen är avlägsen och hem för de starkaste vindarna och största vågorna på planeten. Tillgången är också begränsad av havsis under vintern, då bottenvatten bildas.
Det betyder att observationer av det djupa södra havet är sparsamma. Ändå har upprepade fulldjupsmätningar tagna från fartygsresor gett glimtar av de förändringar som pågår i djuphavet. Det nedre vattenskiktet är blir varmare, mindre tät och tunnare.
Satellitdata visar att Antarktis istäcke är krympande. Havsmätningar gjorda nedströms områden med snabb smältning visar att smältvattnet är det minska salthalten (och tätheten) av kustvatten.
Antarktis förlust av ismassa under de senaste decennierna baserat på satellitdata, som visar att Antarktis mellan 2002 och 2020 kastade i genomsnitt ~150 miljarder ton is per år, vilket tillförde smältvatten till havet och höjde havsnivån (Källa: NASA ).
Dessa tecken pekar på en oroande förändring, men det finns fortfarande inga direkta observationer av den djupa vältande cirkulationen.
Vad gjorde vi?
Vi kombinerade olika typer av observationer på ett nytt sätt och utnyttjade var och en av deras styrkor.
De fulldjupsmätningar som samlas in av fartyg ger ögonblicksbilder av havets täthet, men upprepas vanligtvis ungefär en gång per decennium. Förtöjda instrument, å andra sidan, ger kontinuerliga mätningar av densitet och hastighet, men endast under en begränsad tid på en viss plats.
Vi utvecklade ett nytt tillvägagångssätt som kombinerar fartygsdata, förtöjningsrekord och en numerisk simulering med hög upplösning för att beräkna styrkan hos Antarktis bottenvattenflöde och hur mycket syre det transporterar till djuphavet.
Vår studie fokuserade på en djup bassäng söder om Australien som tar emot bottenvatten från flera källor. Dessa källor ligger nedströms om stora smältvatteninsatser, så denna region kommer sannolikt att ge en tidig varning för klimatinducerade förändringar i djuphavet.
Fynden är slående. Under tre decennier, mellan 1992 och 2017, avtog den vältande cirkulationen i denna region med nästan en tredjedel (30 %), vilket gjorde att mindre syre nådde djupet. Denna avmattning orsakades av uppfräschning nära Antarktis.
Vi fann att denna uppfräschning minskar densiteten och volymen av bildat bottenvatten i Antarktis, såväl som hastigheten med vilken det strömmar.
Den observerade avmattningen skulle ha varit ännu större om inte för en kortlivad klimathändelse som drev en partiell och tillfällig återhämtning av bottenvattenbildning. Återhämtningen, driven av ökad salthalt, illustrerar ytterligare känsligheten hos bottenvattenbildning för salthaltsförändringar på den antarktiska kontinentalsockeln.
Oroväckande nog visar dessa observationer att förändringar beräknas inträffa 2050 är redan igång.
Abyssal havsuppvärmning driven av Antarktis vältande avmattning, Credit: Matthew England och Qian Li.
Vad nästa?
Isförlusten från Antarktis förväntas fortsätta, till och med accelerera, när världen värms upp. Vi är nästan säker på att passera 1.5? tröskeln för global uppvärmning till 2027.
Mer isförlust kommer att innebära mer uppfräschning, så vi kan förutse nedgången i cirkulationen och djupa syreförluster kommer att fortsätta.
Konsekvenserna av en avmattning kommer inte att begränsas till Antarktis. Den vältande cirkulationen sträcker sig över hela det globala havet och påverkar takten i klimatförändringen och havsnivåhöjningen. Det kommer också att vara störande och skadligt för det marina livet.
Vår forskning ger ännu en anledning att arbeta hårdare – och snabbare – för att minska utsläppen av växthusgaser.
Om Författarna
Kathy Gunn,, CSIRO; Matthew England, Scientia-professor och biträdande direktör för ARC Australian Center for Excellence in Antarctic Science (ACEAS), UNSW Sydneyoch Steve Rintoul, CSIRO Fellow, CSIRO
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
