Versterkte westenwinden zorgen voor verhoogd oceaanwarmtetransport naar het Oost-Antarctisch IJsblad, studie onthult

Onderzoek naar de impact van westerse winden op het Antarctische ijskap

Een onderzoeksgroep onder leiding van universitair hoofddocent Kohei Mizobata van de Tokyo University of Marine Science and Technology, met onderzoekers van het National Institute of Polar Research, de Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology en het Institute of Low Temperature Science (Hokkaido University), heeft ontdekt dat versterkte westerse winden, die verband houden met klimaatverandering, de klokwijzer circulaties versterken en warmte naar het ijskap in het oostelijke Antarctische kustgebied transporteren.

Het verlies van het Antarctische ijskap wordt traditioneel gezien als een van de belangrijkste oorzaken van de wereldwijde stijging van de zeespiegel. Het smelten door de instroom van warm zeewater vanuit de open oceaan is vooral benadrukt als een factor die bijdraagt aan het verlies van het Antarctische ijskap. Er is behoefte aan een beter begrip van de reactie van het Antarctische ijskap op de aanhoudende klimaatverandering.

Met behulp van oorspronkelijk ontwikkelde, satelliet-afgeleide dynamische oceaan topografiedata en atmosferische heranalysegegevens heeft deze onderzoeksgroep niet alleen verduidelijkt dat klokwijzer circulaties die warm zeewater naar het Antarctische ijskap transporteren verspreid zijn in de oostelijke Antarctische kustregio, maar ook onthuld dat de versterking van westerse winden deze oceaan circulaties en het bijbehorende warmte transport versterkt door middel van statistische analyse.

Op basis van de resultaten van deze studie wordt verwacht dat de versterkte oceaan circulatie en warmte transport in de oostelijke Antarctische kustregio, evenals een versnelde smelting van het ijskap, zullen optreden als gevolg van klimaatverandering. Deze bevindingen zullen naar verwachting de nauwkeurigheid van toekomstige voorspellingen van de zeespiegelstijging verbeteren.

Achtergrond van het Antarctische ijskap

Ongeveer 90% van het ijs op aarde bevindt zich in Antarctica; als al dit ijs zou smelten, zou de wereldwijde zeespiegel met meer dan 50 meter stijgen. Bovendien zouden de ijskappen in West-Antarctica en Oost-Antarctica kunnen worden geërodeerd door zeewater, wat zou leiden tot een stijging van respectievelijk 3,4 m en 19,2 m van de wereldwijde zeespiegel. Het smelten van het Antarctische ijskap is voornamelijk gerapporteerd in West-Antarctica, maar recentelijk is de smelting van warm zeewater in de Totten-gletsjer, een van de grootste gletsjers in Oost-Antarctica, opgemerkt.

Toekomstige projecties op basis van klimaatverandering scenario’s geven aan dat de zeespiegel aan het einde van de 21ste eeuw met 0,82 m zal stijgen in vergelijking met het einde van de 20ste eeuw, met een stijging van de zeespiegel van 0,03 tot 0,34 m door het smelten van het Antarctische ijskap. De belangrijkste reden voor de onzekerheid in deze toekomstige projectie is dat er veel onbekenden zijn met betrekking tot de “reactie van het Antarctische ijskap op klimaatverandering.”

De onderzoeksgroep heeft intensieve in situ waarnemingen uitgevoerd in de Totten-inham, met een speciale focus op de transportpaden van warm zeewater die de smelting van het Antarctische ijskap veroorzaken. Hierdoor is duidelijk geworden dat warm zeewater dat door semi-permanente oceaan wervelingen in de verre open oceaan wordt vervoerd, verder naar het zuiden (richting Antarctica) wordt getransporteerd onder de Totten-gletsjer door klokwijzer circulatie in de Totten-inham.

Versterkte westerse winden en oceaan circulatie

Een van de belangrijkste informatiebronnen voor het begrijpen van oceaan circulatie is de ruimtelijke verdeling van de zeespiegelhoogte zoals bepaald door aardobservatiesatellieten. Normaal gesproken is zee-ijs in de Antarctische en Arctische oceanen een obstakel voor het schatten van de zeespiegelhoogte.

De onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om informatie over de zeespiegelhoogte te verkrijgen, zelfs in zee-ijs gebieden, door alleen het signaal van het zeeoppervlak te extraheren en het signaal van zee-ijs te elimineren op basis van de pulsvorm van de satellietradar altimeterdata. Vervolgens is, door zeespiegelhoogte-informatie in zee-ijs-vrije wateren te synthetiseren, een nieuwe dataset van dynamische oceaan topografie geconstrueerd voor de periode van januari 2011 tot december 2022.

De dynamische oceaan topografiegegevens onthulden het bestaan van een klokwijzer circulatie, niet alleen in de wateren rond de Totten-gletsjer, maar ook in Prydz Bay en Vincennes Bay, en dat de dynamische hoogte van het zeeoppervlak fluctueert in tandem ondanks de ruimtelijke afstand tussen de twee gebieden. Deze resultaten suggereren dat veranderingen in het atmosferische veld de veranderingen in de oceanen domineren.

Daarnaast heeft het team een singular value decomposition-analyse uitgevoerd op de dynamische oceaan topografiegegevens en de zeewaterdrukgegevens die zijn verstrekt door het Europese Centrum voor Middellange termijn Weersvoorspellingen. Deze statistische analyse maakt het mogelijk om de ruimtelijke-temporale structuur van de hoge correlatie tussen de twee fysische grootheden (in dit geval dynamische oceaan topografie en zeewaterdruk) te extraheren.

De resultaten tonen aan dat versterkte westerse winden in Oost-Antarctica de klokwijzer circulatie versterken, niet alleen in de hierboven genoemde baaien, maar ook in vele oostelijke Antarctische kustgebieden zoals de Davis Zee en de Adélie depressie. Variaties in de intensiteit van de westerse winden beïnvloeden niet alleen de klokwijzer circulatie, maar ook de hoeveelheid oceaan warmte transport naar het Oost-Antarctische ijskap.

De kracht van de westerse wind wordt uitgedrukt door de Southern Annular Mode Index (SAM-index). De gemiddelde oceaan warmte transport in de Totten-inham werd berekend voor negatieve en positieve SAM-indexperiodes, en het verschil bleek 0,1 tera Watts te zijn (wat overeenkomt met 10 gigaton smelt van het ijskap, of ongeveer 17% van de gemiddelde smelt).

Toekomstige projecties op basis van klimaatverandering scenario’s wijzen erop dat westerse winden zullen versterken tot de tweede helft van de 21ste eeuw. De resultaten van deze studie wijzen op een versterkte smelting van het ijskap in de oostelijke Antarctische kustregio door verbeterde oceaan circulatie als gevolg van klimaatverandering. De bevindingen van deze studie zullen bijdragen aan een beter begrip van de fluctuaties van het Oost-Antarctische ijskap, evenals aan het verbeteren van de nauwkeurigheid van voorspellingen van de zeespiegelstijging.