Seit den 1970er Jahren sind sporadisch riesige Löcher im antarktischen Wintereispack aufgetaucht, aber der Grund für ihre Entstehung war weitgehend mysteriös.
Wissenschaftler haben mit Hilfe von schwimmenden Robotern und technisch ausgerüsteten Robben nun die Antwort: Die sogenannten Polynyas (russisch für „offenes Wasser“) scheinen das Ergebnis von Stürmen und Salz zu sein, finden neue Forschungsergebnisse.
Polynyas haben in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erregt, da 2016 und 2017 zwei sehr große im Weddellmeer eröffnet wurden; im letzteren Fall erstreckten sich die offenen Gewässer über 115.097 Quadratmeilen (298.100 Quadratkilometer), so ein Artikel, der im April in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde.
Der bisher umfassendste Blick auf die ozeanischen Bedingungen während der Polynya-Formation zeigt nun, dass diese offenen Gewässer aufgrund kurzfristiger Klimaschwankungen und besonders schlechtem Wetter wachsen. Die Polynyas setzen auch viel Tiefseehitze in die Atmosphäre frei, mit Konsequenzen, die Wissenschaftler noch ausarbeiten.
“ Es kann die Wettermuster in der Antarktis verändern „, sagte Studienleiter Ethan Campbell, Doktorand in Ozeanographie an der University of Washington, gegenüber Live Science. „Vielleicht weiter.“
Beobachtung des offenen Ozeans
Forscher vermuteten bereits, dass Stürme in den letzten Jahren eine Rolle bei der Entstehung von Polynyas spielten. Ein im April von Atmosphärenwissenschaftlern im Journal of Geophysical Research veröffentlichtes Papier: Atmosphären wiesen auf einen besonders heftigen Sturm mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 72 Meilen pro Stunde (117 Kilometer pro Stunde) im Jahr 2017 hin.
Aber obwohl die Winterstürme von 2016 und 2017 extrem waren, sind stürmische Meere im antarktischen Winter die Norm, sagte Campbell.
„Wenn es nur Stürme wären, würden wir die ganze Zeit Polynyas sehen, aber das tun wir nicht“, sagte er. Stattdessen sind große Polynyas relativ selten. 1974, 1975 und 1976 gab es drei große, aber bis 2016 wieder nichts Bedeutendes.
Campbell und sein Team zogen Daten von zwei robotischen, menschlichen Schwimmern, die vom von der National Science Foundation finanzierten Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling Project (SOCCOM) im Weddellmeer eingesetzt wurden. Die Schwimmer treiben in den Strömungen etwa eine Meile unter der Meeresoberfläche, sagte Campbell und sammelte Daten über Wassertemperatur, Salzgehalt und Kohlenstoffgehalt.
Zu Vergleichszwecken verwendeten die Forscher auch ganzjährige Beobachtungen von antarktischen Forschungsschiffen und sogar wissenschaftlichen Robben – wilde Flossenfüßer, die mit kleinen Instrumenten ausgestattet waren, um Meeresdaten zu sammeln, während die Tiere ihre üblichen Reisen unternahmen.
Stormy seas
zusammengenommen erklärten diese Beobachtungen die ganze Geschichte der Polynyas 2016 und 2017. Die erste Zutat, sagte Campbell, war Teil eines Klimamusters namens Southern Annular Mode, der polaren Version von El Niño. Cambell sagte, dass eine regelmäßige Klimavariation, die Winde entweder weiter von der antarktischen Küste tragen kann, in welchem Fall sie schwächer werden, oder näher an der Küste, stärker werden. Wenn die Variabilität die Winde näher und stärker verschiebt, erzeugt sie mehr Auftrieb von warmem, salzigem Wasser aus der Tiefe des Weddellmeeres an die kältere, frischere Meeresoberfläche.
Dieses Klimamuster und der anschließende Aufschwung machten die Meeresoberfläche im Jahr 2016 ungewöhnlich salzig, sagte Campbell, was wiederum die vertikale Vermischung des Meereswassers erleichterte. Typischerweise halten Unterschiede im Salzgehalt die Ozeanschichten getrennt, so wie weniger dichtes Öl auf dem Wasser schwimmt und sich weigert, sich zu vermischen. Aber weil die Meeresoberfläche ungewöhnlich salzig war, gab es weniger Unterschied zwischen der Oberfläche und tieferen Gewässern.
„Der Ozean war an der Oberfläche ungewöhnlich salzig, und das machte die Barriere für das Mischen viel schwächer“, sagte Campbell.
Jetzt brauchte der Ozean nur noch ein wenig Aufsehen. Und die Winter 2016 und 2017 lieferten den Löffel. Große Stürme erzeugten Wind und Wellen, die das Wasser vertikal vermischten und warmes Wasser vom Meeresboden aufbrachten, das das Meereis schmolz.
Die Auswirkungen der gebildeten Polynyas sind immer noch etwas mysteriös. Die Forscher fanden heraus, dass das Innere des Ozeans unter ihnen um 0,36 Grad Fahrenheit (0,2 Grad Celsius) abgekühlt war. Diese freigesetzte Hitze könnte lokale Wettermuster verändern und sogar Winde global verschieben, sagte Campbell.
Besorgniserregender sei, dass das Tiefseewasser, das während einer Polynya der Atmosphäre ausgesetzt sei, potenziell kohlenstoffreich sei. Tiefe antarktische Gewässer sind die Friedhöfe für Meereslebewesen, die beim Zerfall Kohlenstoff freisetzen. Wenn dieser Kohlenstoff über Polynyas in die Atmosphäre gelangt, könnten diese offenen Wasseröffnungen leicht zum Klimawandel beitragen, sagte Campbell.
Ob Polynyas dies tun, liegt noch in der Luft, sagte Campbell, aber die neue Studie sollte Wissenschaftlern helfen, mehr Details über das sich verändernde Klima der Antarktis zu bestimmen. Aktuelle Modelle der Antarktis scheinen mehr Polynyas vorherzusagen, als tatsächlich existieren, sagte Campbell. Jetzt werden Klimamodellierer über mehr Daten verfügen, um diese Vorhersagen zu verbessern und eine bessere virtuelle Antarktis für das Verständnis des Klimawandels zu schaffen.
Die Studie erschien am 10. Juni in der Fachzeitschrift Nature.
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Ursprünglich auf Live Science veröffentlicht.
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