Субантарктичні води мають різне походження в Індійському та Тихому океанах

Науковці розкрили таємницю походження субантарктичних модальних вод, які відіграють ключову роль у глобальній кліматичній системі Землі. Дослідження, опубліковане у журналі AGU Advances, показало, що ці водні маси формуються по-різному в Індійському та Тихому океанах, що має важливі наслідки для розуміння переносу тепла та вуглецю у світовому океані.

Субантарктичні модальні води розташовані на південних флангах Індійського океану та у центральній і східній частинах Тихого океану, безпосередньо на північ від Антарктичної циркумполярної течії. Ці величезні водні маси є частиною глобального океанічного конвеєра та переносять значні кількості тепла та вуглецю на північ у внутрішні частини Індійського та Тихого океанів. Вони містять близько двадцяти відсотків усього антропогенного вуглецю, знайденого в океані, а їхнє потепління становило приблизно тридцять шість відсотків усього океанічного потепління за останні два десятиліття, що робить їх критично важливими гравцями у кліматичній системі Землі.

Попередні дослідження припускали, що субантарктичні модальні води формуються, коли морська вода, що тече з теплих неглибоких субтропічних регіонів, змішується з водою, що тече з холодних глибоких антарктичних регіонів. Однак відносний внесок кожного джерела довго залишався предметом дискусій серед науковців.

Дослідник Бієйто Фернандес Кастро та його колеги використали модель біогеохімічної оцінки стану Південного океану для вивчення того, як формуються ці водні маси. Модель включає реальні фізичні та біогеохімічні спостереження, включаючи дані від вільно плаваючих поплавків, для моделювання потоку та властивостей морської води. Дослідники використали її для віртуального відстеження ста тисяч змодельованих частинок води назад у часі протягом кількох десятиліть, щоб визначити, звідки вони прийшли, перш ніж потрапити до субантарктичних модальних вод.

Експеримент з відстеження частинок підтвердив, що субтропічні та антарктичні води дійсно зустрічаються та змішуються в усіх областях, де формуються субантарктичні модальні води, але надав більше розуміння подорожей та ролей двох водних джерел.

В Індійському океані моделювання показує, що субантарктичні модальні води походять переважно з теплих неглибоких субтропічних вод на півночі. На відміну від цього, у Тихому океані субантарктичні модальні води походять переважно з водної маси на півдні, відомої як циркумполярна глибинна вода.

Під час свого південного потоку до субантарктики субтропічні води віддають тепло в атмосферу та стають щільнішими, тоді як океанічне перемішування зменшує їхню солоність. Тим часом холодніша циркумполярна глибинна вода поглинає тепло та стає прісніша та легша, коли вона піднімається та тече на північ від антарктичного регіону до субантарктики.

Результати дослідження мають важливі наслідки для розуміння кліматичних процесів. Субантарктичні модальні води в Індійському океані формуються переважно з субтропічних вод, які охолоджуються та ущільнюються під час руху на південь. Цей процес супроводжується втратою тепла в атмосферу та зменшенням солоності через океанічне перемішування. У той же час у Тихому океані домінує інший механізм, де циркумполярна глибинна вода піднімається з глибини, нагрівається та стає менш щільною.

Ці відмінності у формуванні субантарктичних модальних вод мають потенційні наслідки для північного транспорту вуглецю та поживних речовин. Різні механізми формування можуть призводити до різних характеристик водних мас, що впливає на їхню здатність переносити та зберігати вуглець, а також на розподіл поживних речовин в океані.

Дослідження також підкреслює важливість регіональних відмінностей в океанічних процесах. Те, що субантарктичні модальні води формуються по-різному в різних океанічних басейнах, показує складність глобальної океанічної циркуляції та необхідність врахування регіональних особливостей при моделюванні кліматичних змін.

Використання передових методів моделювання, включаючи відстеження частинок, дозволило дослідникам отримати детальне розуміння походження та еволюції цих важливих водних мас. Модель біогеохімічної оцінки стану Південного океану інтегрує великі обсяги спостережних даних, включаючи інформацію від автономних океанографічних приладів, що дозволяє створити реалістичну картину океанічних процесів.

Ці знахідки мають важливе значення для прогнозування майбутніх кліматичних змін. Розуміння того, як формуються субантарктичні модальні води, допоможе вченим краще передбачити, як вони реагуватимуть на зміни клімату та як це вплине на глобальний перенос тепла та вуглецю.

Дослідники зазначають, що подальші спостереження можуть допомогти підтвердити та поглибити розуміння цих складних процесів. Продовження моніторингу субантарктичних модальних вод та їхніх джерел буде критично важливим для розуміння їхньої ролі у майбутніх кліматичних змінах та для розробки точніших кліматичних моделей.