تكشف الملاحظات عن تباطؤ تيارات المحيطات العميقة في وقت أبكر مما كان متوقعًا

القارة القطبية الجنوبية تمهد الطريق لأكبر شلال في العالم. تجري الأحداث تحت سطح المحيط. هنا ، تتدفق تريليونات الأطنان من المياه الباردة والكثيفة والغنية بالأكسجين من الجرف القاري وتغرق في أعماق كبيرة. ثم تنتشر “المياه القاعية” هذه في القطب الجنوبي شمالًا على طول قاع البحر في تيارات المحيطات العميقة ، قبل أن ترتفع ببطء ، على بعد آلاف الكيلومترات.

بهذه الطريقة ، تقود أنتاركتيكا شبكة عالمية من التيارات المحيطية تسمى “الدورة المنقلبة” التي تعيد توزيع الحرارة والكربون والمغذيات في جميع أنحاء العالم. يعد هذا الانقلاب أمرًا حاسمًا للحفاظ على استقرار مناخ الأرض. إنها أيضًا الطريقة الرئيسية التي يصل بها الأكسجين إلى أعماق المحيط.

لكن هناك علامات على أن هذا الدوران يتباطأ ويحدث قبل عقود مما كان متوقعًا. هذا التباطؤ لديه القدرة على تعطيل الاتصال بين سواحل القطب الجنوبي والمحيطات العميقة ، مع عواقب وخيمة على مناخ الأرض ومستوى البحر والحياة البحرية.

يستخدم بحثنا الجديد ، الذي نُشر اليوم في مجلة Nature Climate Change ، ملاحظات من العالم الحقيقي لفك شفرة كيف ولماذا تغير أعماق المحيطات حول القارة القطبية الجنوبية على مدار العقود الثلاثة الماضية. تُظهر قياساتنا أن دوران الانقلاب قد تباطأ بنحو الثلث (30٪) وأن مستويات الأكسجين في أعماق المحيطات آخذة في الانخفاض. يحدث هذا في وقت أبكر مما تنبأت به النماذج المناخية.

وجدنا أن ذوبان جليد القطب الجنوبي يعطل تكوين مياه قاع القطب الجنوبي. تجعل المياه الذائبة المياه السطحية في القطب الجنوبي أكثر نقاءً وأقل كثافة ، وبالتالي تقل احتمالية غرقها. هذا يضع الفرامل على انقلاب الدورة الدموية.

اقرأ المزيد: تعمل السيول من المياه الذائبة في القطب الجنوبي على إبطاء التيارات التي تدفع محيطنا الحيوي إلى “الانقلاب” – وتهدد بانهياره

لماذا هذا مهم؟

مع تباطؤ تدفق مياه القاع ، ينخفض ​​إمداد الأكسجين إلى أعماق المحيط. ثم يتم استبدال طبقة المياه السفلية المتقلصة الغنية بالأكسجين بمياه أكثر دفئًا تحتوي على نسبة أقل من الأكسجين ، مما يقلل من مستويات الأكسجين.

تستجيب حيوانات المحيط ، كبيرها وصغيرها ، حتى للتغيرات الصغيرة في الأكسجين. تتكيف حيوانات أعماق المحيطات مع ظروف انخفاض الأكسجين ولكن لا يزال يتعين عليها التنفس. قد يدفعهم فقدان الأكسجين إلى البحث عن ملاذ في مناطق أخرى أو تكييف سلوكهم. تشير النماذج إلى أننا محاصرون في انكماش البيئة “القابلة للحياة” المتاحة لهذه الحيوانات مع انخفاض متوقع يصل إلى 25٪.

قد يؤدي تباطؤ الانقلاب إلى تكثيف الاحتباس الحراري. ينقل الدوران المقلوب ثاني أكسيد الكربون والحرارة إلى أعماق المحيط ، حيث يتم تخزينه وإخفائه عن الغلاف الجوي. مع انخفاض سعة تخزين المحيطات ، يتبقى المزيد من ثاني أكسيد الكربون والحرارة في الغلاف الجوي. هذه التغذية المرتدة تسرع من ظاهرة الاحتباس الحراري.

كما تؤدي التخفيضات في كمية مياه قاع القطب الجنوبي التي تصل إلى قاع المحيط إلى زيادة مستويات سطح البحر لأن المياه الأكثر دفئًا التي تحل محلها تشغل مساحة أكبر (التمدد الحراري).

علامات على حدوث تغيير مثير للقلق

يعد إجراء ملاحظات حول مياه القاع أمرًا صعبًا. المحيط الجنوبي بعيد وموطن لأقوى رياح وأكبر موجات على هذا الكوكب. الوصول مقيد أيضًا بالجليد البحري خلال فصل الشتاء ، عندما تتشكل مياه القاع.

هذا يعني أن الملاحظات حول أعماق المحيط الجنوبي متفرقة. ومع ذلك ، فإن القياسات المتكررة ذات العمق الكامل المأخوذة من رحلات السفن قد قدمت لمحات عن التغييرات الجارية في أعماق المحيط. تصبح طبقة المياه السفلية أكثر دفئًا وأقل كثافة وأرق.

تظهر بيانات الأقمار الصناعية أن الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي آخذ في الانكماش. تُظهر قياسات المحيطات المأخوذة في اتجاه مجرى النهر في مناطق الذوبان السريع أن المياه الذائبة تقلل ملوحة (وكثافة) المياه الساحلية.

اقرأ المزيد: لقد تخطى قلب الجليد في القارة القطبية الجنوبية نبضة. حان الوقت لأخذ دوائنا

تشير هذه العلامات إلى تغيير مثير للقلق ، لكن لا توجد حتى الآن ملاحظات مباشرة حول الانقلاب العميق.

ماذا فعلنا؟

لقد جمعنا أنواعًا مختلفة من الملاحظات بطريقة جديدة ، مستفيدين من كل قوة من نقاط قوتهم.

توفر القياسات ذات العمق الكامل التي جمعتها السفن لقطات من كثافة المحيط ، ولكن عادة ما تتكرر مرة واحدة كل عقد. من ناحية أخرى ، توفر الأدوات الراسية قياسات مستمرة للكثافة والسرعة ، ولكن لفترة محدودة فقط في مكان معين.

لقد طورنا نهجًا جديدًا يجمع بين بيانات السفن وسجلات الإرساء والمحاكاة الرقمية عالية الدقة لحساب قوة تدفق المياه في قاع القطب الجنوبي ومقدار الأكسجين الذي ينقله إلى أعماق المحيط.

ركزت دراستنا على حوض عميق جنوب أستراليا يتلقى مياه قاع من عدة مصادر. تقع هذه المصادر في اتجاه مجرى النهر من مدخلات المياه الذائبة الكبيرة ، لذلك من المحتمل أن توفر هذه المنطقة إنذارًا مبكرًا للتغيرات المناخية في أعماق المحيطات.

النتائج مذهلة. على مدى ثلاثة عقود ، بين عامي 1992 و 2017 ، تباطأ دوران الانقلاب في هذه المنطقة بنحو الثلث (30٪) مما تسبب في وصول كمية أقل من الأكسجين إلى الأعماق. كان هذا التباطؤ ناتجًا عن التجديد بالقرب من القارة القطبية الجنوبية.

لقد وجدنا أن هذا الإنعاش يقلل من كثافة وحجم المياه المتكونة في قاع أنتاركتيكا ، فضلاً عن سرعة تدفقه.

كان من الممكن أن يكون التباطؤ الملحوظ أكبر إن لم يكن لحدث مناخي قصير العمر أدى إلى انتعاش جزئي ومؤقت لتكوين مياه القاع. يوضح الانتعاش ، المدفوع بزيادة الملوحة ، حساسية تكوين مياه القاع لتغيرات الملوحة على الجرف القاري في القطب الجنوبي.

ومما يثير القلق أن هذه الملاحظات تظهر أن التغييرات التي يُتوقع حدوثها بحلول عام 2050 جارية بالفعل.

ماذا بعد؟

من المتوقع أن يستمر فقدان الجليد من القارة القطبية الجنوبية ، بل ويتسارع ، مع ارتفاع درجة حرارة العالم. يكاد يكون من المؤكد أننا سنتجاوز 1.5 ℃ عتبة الاحتباس الحراري بحلول عام 2027.

المزيد من فقدان الجليد يعني مزيدًا من الانتعاش ، لذلك يمكننا توقع التباطؤ في الدورة الدموية وسيستمر فقدان الأكسجين العميق.

لن تقتصر عواقب التباطؤ على القارة القطبية الجنوبية. يمتد دوران الانقلاب في جميع أنحاء المحيط العالمي ويؤثر على وتيرة تغير المناخ وارتفاع مستوى سطح البحر. كما أنه سيكون معطلاً ومضرًا للحياة البحرية.

يوفر بحثنا سببًا آخر للعمل بجدية أكبر – وأسرع – لتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

اقرأ المزيد: انخفاض مستوى الجليد البحري في أنتاركتيكا هو علامة مقلقة أخرى على دور المحيط كمنظم مناخي آخذ في التغير