Kleine Dips in Zeespiegel Onthullen Stroom van Klimaatregulerende Onderwaterwatervallen

Abyssale circulatie en kenmerken van watermassa’s in het Australische Antarctische Bekken

Onder het oppervlak van de Zuidelijke Oceaan storten enorme volumes koud, dicht water van het Antarctische continentale plat, waarbij ze van onderwaterkliffen naar de oceaanbodem honderden meters dieper vallen. Deze verborgen watervallen zijn een cruciaal onderdeel van de wereldwijde omwentelingscirculatie van de oceanen – een enorme transportband van stromingen die warmte, koolstof en voedingsstoffen over de wereld verplaatst, wat helpt om het klimaat van de aarde te reguleren.

Decennialang hebben wetenschappers moeite gehad om deze onderwaterwatervallen van dicht water rond Antarctica te observeren. Ze bevinden zich in enkele van de meest afgelegen en stormachtige wateren op de planeet, vaak omhuld door zee-ijs en gefunnelled door smalle kloven die gemakkelijk door onderzoeksschepen gemist kunnen worden. Maar ons nieuwe onderzoek toont aan dat satellieten, die honderden kilometers boven de aarde draaien, deze onderzeese watervallen kunnen detecteren.

Door kleine dalingen in de zeespiegel van slechts enkele centimeters te meten, kunnen we nu de dichtwaterwatervallen vanuit de ruimte volgen. Deze doorbraak stelt ons in staat om de diepste takken van de oceaancirculatie te monitoren, die vertragen naarmate het Antarctische ijs smelt en het oppervlaktewater opwarmt.

Dense water helpt het klimaat te reguleren

Antarctisch dicht water ontstaat wanneer zee-ijs groeit, waardoor het nabijgelegen water zouter en dichter wordt. Dit zware water verspreidt zich vervolgens over het continentale plat totdat het een pad vindt om over de rand te storten, steil naar beneden in de diepten. Terwijl het dicht water noordwaarts langs de oceaanbodem stroomt, brengt het zuurstof en voedingsstoffen in de afgrond, evenals koolstof en warmte die uit de atmosfeer zijn getrokken.

Maar dit cruciale proces staat onder druk. Klimaatverandering smelt de Antarctische ijskap, waardoor verse smeltwater in de oceaan komt en het moeilijker wordt voor dicht water om zich te vormen. Onderzoek heeft aangetoond dat de abyssale circulatie al met 30% is vertraagd en waarschijnlijk verder zal verzwakken in de komende jaren. Dit zou het vermogen van de oceaan om warmte en koolstof op te nemen kunnen verminderen, wat de klimaatverandering zou versnellen.

Ons onderzoek biedt een nieuwe techniek die eenvoudige, directe observaties van toekomstige veranderingen in de abyssale omwentelingscirculatie van de Zuidelijke Oceaan kan opleveren.

Satellieten en zeespiegel

Tot nu toe was het volgen van dichtwaterwatervallen rond Antarctica afhankelijk van boeien, scheepsonderzoeken en zelfs sensoren die aan zeehonden zijn bevestigd. Hoewel deze methoden waardevolle lokale inzichten bieden, zijn ze kostbaar, logistiek veeleisend, koolstofintensief en beslaan ze slechts een beperkt gebied. Satellietgegevens bieden een alternatief. Met behulp van radar kunnen satellieten zoals CryoSat-2 en Sentinel-3A veranderingen in de zeespiegelhoogte meten tot binnen enkele centimeters.

Dankzij recente vooruitgangen in dataverwerking kunnen we nu betrouwbare metingen extraheren, zelfs in met ijs bedekte gebieden, door naar het zeeoppervlak te kijken door de scheuren en openingen in het zee-ijs. In onze studie combineerden we bijna een decennium aan satellietwaarnemingen met hoog-resolutie oceaanmodellen die zich richtten op de Rosszee. Dit is een cruciaal hotspot voor de vorming van Antartisch dicht water.

We ontdekten dat dichtwaterwatervallen een kenmerkend signaal op het oppervlak achterlaten: een subtiele maar consistente daling in de zeespiegel, veroorzaakt door het koude, zware water dat eronder zinkt. Door deze subtiele dalingen in de zeespiegel te volgen, ontwikkelden we een nieuwe manier om jaar-op-jaar veranderingen in dichtwaterwatervallen langs het Antarctische continentale plat te monitoren. Het satellietsiginaal dat we identificeerden, komt goed overeen met waarnemingen die op andere manieren zijn verzameld, wat ons vertrouwen geeft dat deze methode betrouwbaar significante verschuivingen in de diepe oceaan circulatie kan detecteren.

Kosteneffectief en zonder koolstofemissies

Dit is de eerste keer dat Antartisch dichtwaterwatervallen vanuit de ruimte zijn gemonitord. Wat deze aanpak zo krachtig maakt, is het vermogen om langdurige, grootschalige observaties te leveren tegen lage kosten en zonder koolstofemissies – met gebruik van satellieten die al in een baan om de aarde draaien. Deze innovaties zijn vooral belangrijk nu we werken aan het monitoren van een snel veranderend klimaatsysteem. De sterkte van de diepe Antarctische stromingen blijft een van de grootste onzekerheden in wereldwijde klimaatprojecties. Het verkrijgen van de mogelijkheid om hun veranderingen vanuit de ruimte te volgen, biedt een krachtige nieuwe manier om ons veranderende klimaat te monitoren en om effectievere strategieën voor aanpassing te vormen.