Mysteriet löst bakom stort hål i Antarktis havsis
Forskare har upptäckt den saknade pusselbiten bakom en sällsynt stor öppning i havsisen vid Antarktis som inträffade under vintrarna 2016 och 2017. Den avslöjar en nyckelprocess som har gäckat forskarna om hur öppningen, en så kallad polynia, kunde bildas och finnas kvar i flera veckor.
Den polynia som gäckat forskarna heter ”Maud Rise” och bildas ibland i Weddelhavet i Antarktis ovanför undervattensberget med samma namn. Under många år bildades Maud Rise-polynian bara vid några enstaka tillfällen och under en begränsad tid, men under 2016 och 2017 växte polynian och blev lika stor som Schweiz.
Fabien Roquet, professor i fysisk oceanografi på Institutionen för marina vetenskaper, Göteborgs universitet är en av forskarna bakom upptäckten som publicerades 1 maj i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.
– Vi har nu förstått att polynian kunde bildas genom ett unikt samspel mellan havsbottnens speciella geografi och en stark vind som gav ovanligt starka havsströmmar som transporterade värme och saltare vatten mot ytan. Men det krävdes också ett bidrag av en mycket särskild nyckelprocess, säger Fabien Roquet.
Detektivarbete för saknad pusselbit
Polynior är viktiga öppningar som bidrar till att minska ökningen av koldioxidhalten i atmosfären och de har också stor betydelse för livet i havet i områden som täcks av havsis. De bildas vanligtvis i kustområdena när starka vindar blåser från fastlandet och pressar bort isen, men de kan ibland också – som över Maud Rise – bildas i havsis över det öppna havet genom att varmt vatten förs upp till ytan med hjälp av havsströmmar.
– Denna uppvällning av varmare vatten förklarar hur havsisen kunde smälta. Men när havsisen smälter leder det till att ytvattnets salthalt minskar, vilket i sin tur borde sätta stopp för denna uppvällning. Det måste alltså ske en annan process med ett extra tillskott av salt någonstans ifrån för att polynian ska kunna bestå, säger Aditya Narayanan, forskare vid National Oceanographic Centre, England och huvudförfattare till studien.
Särskild process förde in salt i området
Forskarna började sitt detektivarbete för att förstå var det extra salta havsvattnet kom ifrån. De använde fjärranalys av havsiskartor, data från autonoma havsbojar och taggade marina däggdjur, tillsammans med en beräkningsmodell av havets läge. De upptäckte att när den ovanligt starka strömmen i Weddellhavet roterade runt Maud Rise-höjden, så flyttade de turbulenta virvlarna salt upp till toppen av undervattensberget.
Härifrån hjälpte en särskild process som kallas "Ekman-transport" att flytta saltet till den norra flanken av Maud Rise, där polynian först bildades. ”Ekman-transport” är en väldigt specifik process som innebär att vatten rör sig i 90 graders vinkel mot vindriktningen ovanför och därmed påverkar havsströmmarna. Processen är uppkallad efter den svenske oceanografen Vagn Walfrid Ekman som var banbrytare i att studera hur vindar skapar havsströmmar.
– Det var helt enkelt den mycket speciella och ovanliga Ekman-transporten som var den saknade pusselbiten som behövdes för att öka saltbalansen och upprätthålla blandningen av salt och värme mot ytvattnet, säger Fabien Roquet.
Text: Annika Wall
Forskningartikeln
Artikeln “Ekman-Driven Salt Transport as a Key Mechanism for Open-Ocean Polynya Formation at Maud Rise” publicerades 1 maj 2024 i den vetenskapliga tidskriften Science Advances.
Länk till artikeln i Science Advances.
Aditya Narayanan, forskare, University of Southampton
Fabien Roquet, professor, Göteborgs universitet Sarah Gille, professor, University of California San Diego
Birte Gülk, doktorand, Göteborgs universitet
Matthew Mazloff, forskare, University of California San Diego
Alessandro Silvano, forskare, University of Southampton
Alberto Naveira Garabato, professor, University of Southampton
I Antarktis fryser havsytan på vintern, och havsisen täcker då ett område som är ungefär dubbelt så stort som USA:s fastland. Men varje år uppstår också öppningar i havsisen, så kallade polynior. Polynior bildas vanligtvis i kustområdena när starka vindar blåser från fastlandet och pressar bort isen, men de kan ibland också bildas i havsis över det öppna havet, hundratals kilometer från kusten där havet är tusentals meter djupt genom att varmt vatten förs upp till ytan med hjälp av strömmar.
När en polynia öppnar sig möjliggörs ett utbyte av värme, näringsämnen och gaser mellan havet och atmosfären. Det uppvällande varma, salta vattnet släpper ut lagrad värme och koldioxid i atmosfären. Denna process påverkar inte bara lokala vädermönster, utan mildrar också klimatförändringarna, eftersom det också driver på bildandet av tätare vattenmassor som störtar ned till havsbotten och tar med sig koldioxid från atmosfären på vägen.
Effekten av en polynia kan finnas kvar i havet i flera år efter att de har bildats. De kan förändra hur vattnet rör sig och hur strömmar transporterar värme mot kontinenten. Det tätare vatten som bildas här kan sprida sig över hela den globala oceanen.
Några av de processer som var inblandade i bildandet av Maud Rise-polynian, till exempel uppvällningen av djupt och salt vatten, driver också på en allmän minskning av havsisen i Södra ishavet.