جریان های عمیق اقیانوسی تحت تاثیر تغییرات آب و هوا ممکن است کند شوند
در زیر سطح اقیانوس، جریان های عمیق مانند تسمه نقاله عمل می کنند و گرما، اکسیژن و مواد غذایی را در اطراف زمین انتقال می دهند.
مطالعه ای که به تازگی توسط ایرینا مارینو و رافائل برنادلو و همکارانشان از دانشگاه مک گیل انجام شده است، نشان داد که تغییرات آب و هوایی اخیر می تواند یکی از این تسمه نقاله ها را آهسته کند که در آینده عواقب جدی برای آب و هوای زمین در پی خواهد داشت.
مارینو گفت:"مشاهدات ما تشکیل کمتر این جریان ها را در نزدیکی قطب جنوب را نشان می دهد، این نگران کننده است چون به احتمال زیاد ما شاهد جذب کمتر دی اکسید کربن و گرمای انسان ساز توسط اقیانوس خواهیم بود. که این تبدیل به حلقه بازخوردی مثبتی در تغییرات آب و هوا می شود."
اقیانوس شناسان متوجه شده اند که آب های کف قطب جنوب، جریانی عظیم از آب سرد، شور و متراکم، که 2،000 متر زیر سطح اقیانوس از نزدیکی ساحل قطب جنوب به سمت استوا جریان دارد در حال کوچکتر شدن است، که این عامل نگرانی است، چون این جریان به عنوان ناپدید کننده گرما و دی اکسید کربن از جو شناخته می شود. اقیانوس منجمد جنوبی تقریبا 60 درصد از گرمای انسان ساز در زمین و 40 تا 50 درصد از کربن دی اکسید انسان ساز را جذب می کند.
مارینو گفت:"اقیانوس منجمد جنوبی به عنوان عامل فوق العاده مهمی در تنطیم آب و هوای زمین ظاهر شده است.
مارینو و همکارانش، برای تشخیص اینکه آیا می توان کوچکتر شدن جریان های عمیق قطبی را به تغییرات آب و هوا ناشی از انسان مرتبط دانست یا خیر، از مدل هایی استفاده کرده اند.
آنها پدیده ای غیر معمول را که در عکس های ماهواره ای بین 1974 و 1976 مشاهده شده را بررسی کردند. این تصاویر مناطق بزرگ بدون یخ را در دریای ودل نشان می داد. این مکان ها پولینیا نامید می شود. این مناطق باز در دریا های یخ زده زمانی شکل می گیرد که آب های گرم منشأ گرفته از شمال اقیانوس اطلس به سمت سطح اقیانوس های جنوبی رانده می شوند. در فرایندی جدا، شورآب منتشر شده هنگام تشکیل دریای یخ زده مخزنی از آب های سرد و شور در سطح دریای یخ زده به وجود می آورد. چون این شرایط پایدار نیست، آب های سنگین سطحی با آب های گرمتر و سبکتز زیرین مخلوط می شوند، این فرایند "همرفت باز-دریا" نامیده می شود.
بعد از 1976 پدیده پولینیاس دوباره در دریای ودل مشاهده نشد، از این رو محققان بر این باورند همرفت باز-دریا رویداد نادری بوده است.
با این حال، در مطالعه جدید، این تیم نشان می دهد که پولینیاس احتمالا در دوره پیش از صنعنی شدن و تغییرات آب و هوا بیشتر رایج بوده است.
دلیل آن این واقعیت است که تغیرات آب و هوایی باعث بارش بیشتر اطراف قطب جنوب می شود، که خود باعث افزایش آب شیرین در سطح می شود. آب شیرین خاصیت شناوری بیشتری دارد و مانند آب شور در میان لایه های اقیانوس فرو نمی رود، و این باعث پولینیاس و همرفت باز-دریای کمتر در اقیانوس جنوبی می شود.
مارینو اشاره کرد: "این مهم است چون همرفت عمیقی که در پولینیاس رخ می دهد شامل بخش بزرگی از آب های کف قطب جنوب است و این جریان ها هستند که بقیه اقیانوس را تغذیه می کند."
با بررسی 20،000 ایستگاه داده، محققان نشان دادند آب های سطحی اقیانوس منجمد جنوبی در طول 60 سال گذشته شیرینتر شده اند. همچنین آنها دریافتند شیب عمودی شوری و جگالی نیز افزایش یافته است، که نشان دهنده کاهش اختلاط آب های سطحی با لایه های عمیق تر است.
با استفاده از آخرین مدل های آب و هوایی، 36 مدل پیچیده که به دقت تنظیم شده بود و الگوهای تغییرات آب و هوا را شبیه سازی می کرد، آنها دریافتند، در بیشتر مدل ها پدیده های همرفت مانند پولینیاس که در سال های 1970 تصاویر ماهواره ای آنها ثبت شده بود، پیش از انقلاب صنعتی، قبل از این تغییرات آب و هوایی ناشی انسان رخ دهد، رایجتر بوده است.
مارینو گفت: " ما می بینیم که با شیرین و شیرینتز شدن آب فرایند همرفت نیز در حال محو شدن است."
هفت عدد از مدل ها نشان می دهند افزایش آب شیرین در قطب جنوب سرانجام می تواند در 2030 فرایند همرفت را متوقف کند، و بیشتر مدل ها هم کاهش همرفت و کاهش تشکیل آب های کف قطب جنوب را نشان می دهند.
این مسئله پیامدهایی برای تغییرات آب و هوای کنونی و آینده خواهد داشت، غیاب پولینیاس در دهه های اخیر می تواند به معنی به دام افتادن گرما در اعماق اقیانوس باشد، و احتملا در وقفه به وجود آمده در گرمایش جهانی اتمسفر و افزایش یخ های قطب جنوب که در سال هاس اخیر مشاهده شده نقش داشته است.
مارینو گفت: اما بطور کلی، "آهسته شدن پولینیاس احتمالا باز خورد مثبتی در گرمایش خواهد داشت، همانطور که محو شدن فرایند همرفت و کاهش دادن مقدار کربن دی اکسید انسانی جدید در جو، می توانند گرما را از جو بگیرند. ما در کارمان به دنبال این مفاهیم هستیم."
در مقاله ای مرتبط که این ماه در مجله اقلیم منتشر شد، برنادلو، مارینو و همکارانشان بررسی کردند که توانایی طبیعی اقیانوس در جذب کربن چگونه به گرمایش جهانی پاسخ می دهد.
اقیانوس حاوی 50 برابر کربن بیشتری نسبت به جو است، که آن را بسیار مهم می کند اما گاهی اوقات نقشش در تنظیم تغییرات آب و هوایی نادیده گرفته می شود.
مارینو اشاره کرد، این توانایی ناشی ارگانیسم های کوچکی به نام فیتوپلانکتون است که در نزدیکی سطح اقیانوس زندگی می کنند.
"همه آنها دارای اندازه ای میکروسکوپی هستند بنابراین ما نمی توانیم آنها را ببینیم، اما بسیار توانمند هستند، آنها مسئول حدود 50 درصد از قتوسنتزی هستند که در زمین اتقاف می افتد."
در حین فتوسنتز، کربن توسط فیتوپلانکتون جذب می شود، هنگامی که این جانداران و جاندارانی که آنها را خورده اند می میرند و تجزیه می شوند به لایه های عمیق اقیانوس فرو می روند. اگر این فرایند وجود نداشت سطح دی اکسید کربن کنونی که 400 بخش در میلیون است 200 بخش در میلیون بیشتر می بود.
تیم دانشگاه پنسیلوانیا در نظرگرفته اند که چگونه باد، دما و شوری ممکن در طول قرن 21 تغییر کند و چگونه این پدیده بر توانایی طبیعی اقیانوس در جذب کربن تاثییر خواهد گذاشت.
اجرای شبیه ساز آب و هوا برای آینده، نشان داد که با افزایش ذخیره دی اکسید کربن در اقیانوس، پمپ کربن بیولوژیکی فیتوپلانکتون ها نیز تقویت خواهد شد. اما با این وجود این اثر، هنوز برای غلبه بر این حقیقت که اقیانوس گرمتر توانایی لازم برای دفع کربن دی اکسید بیشتر را نخواهد داشت، کافی نیست.
مارینو گفت: "گازها در آبهای سرد حلالیت بیشتری دارند، با تغییرات آب هوا ما پیشبینی می کنیم اقیانوس مقداری از عمقش و کربن طبیعی را در آینده از دست بدهد. و این تا حدی به این علت است که اثر گرمایش بسیار قدرتمند است."
با نگاه به آینده، مارینو در نظر دارد این تصویر پیچیده از نقش اقیانوس را در تغییرات آب و هوایی اضافه کند. او در تلاشی برای افزایش نمونه برداری از بخش های مختلف اقیانوس منجمد جنوبی شرکت خواهد داشت که ترکیبی از آنالیزهای فیزیکی، زیستی و شیمیایی همراه با مدل سازی بیشتر است.
او گفت: "افراد بیشتر و بیشتری، به علوم اقیانوسی و هواشناسی، مخصوصا به پژوهش های میان رشته ای مرتبط با فیزیک، زیست و شیمی در زمینه جهانی آب و هوا علاقه مند شده اند."
which i am going to deliver in college.