Новаторське дослідження, опубліковане в журналі Nature Geoscience, демонструє як танення гігантських айсбергів суттєво змінює структуру верхніх шарів океану в Південній Атлантиці, впливаючи на стратифікацію та вертикальне перемішування вод.
Південна Атлантика характеризується особливо сильною стратифікацією зимової води – явищем розшарування через різну щільність водних мас. Дана стратифікація не є статичною, а динамічно реагує на присутність і танення айсбергів. Дослідники проаналізували дані за період з 2005 по 2021 рік для виявлення цих змін.
Вчені виявили стійкі просторові закономірності у розподілі кумулятивної частоти плавучості – ключового показника стратифікації. Ці закономірності зумовлені особливостями океанського дна та навколишніми океанографічними умовами. Збори даних демонструють чіткі сезонні тенденції, пов’язані з рухом айсбергів.
Методологія дослідження та ключові спостереження
Коли гігантські айсберги перетинають досліджуваний регіон під час австралійського літа (січень-квітень), вони суттєво модифікують вертикальну структуру океану. “Про це свідчать локальні підйоми в максимумах стратифікації, які виявляються глибшими та інтенсивнішими, ніж кліматичні базові лінії”, відзначають дослідники. Тала вода з айсбергів, будучи легшою та менш солоною, створює плавучі шари.
Науковці використали історичні гідрографічні профілі, зроблені під час присутності айсбергів у 2015 і 2021 роках. Ці вимірювання виявили узгодженість стратифікаційних сигнатур, що підтверджує прямий зв’язок між талою водою та змінами в океані. Ступінь впливу айсбергів сильно корелює з відстанню від місць вимірювань до самих айсбергів.
Профілі, зроблені ближче до айсбергів, демонструють помітне посилення стратифікації. Такі профілі також показують холодніші та менш солоні поверхневі шари. Ці ефекти зменшуються зі збільшенням відстані від айсбергів.
Вплив на океанічні процеси
Дослідження виявило підвищення стратифікації не лише у верхніх шарах, але й на більших глибинах. Це свідчить про те, що “базальна тала вода айсбергів може занурюватися і створювати ефекти вторинного нашарування”. Така вертикальна складність вказує на далекосяжний вплив танення айсбергів.
Зміни у структурі води впливають на розподіл поживних речовин, біологічні середовища та режими змішування. Ці фактори регулюють потоки тепла і вуглецю в глибині океану. Надходження талої води змінює градієнти плавучості, що позначається на швидкості вертикального перемішування.
Посилена стратифікація може пригнічувати перемішування в одних шарах і сприяти йому в інших. Це створює складний каскад ефектів, які модулюють шляхи океанічної циркуляції. Така динаміка ускладнює прогнозні моделі поведінки Південного океану.
Методи аналізу та перспективи дослідження
Методологічно дослідники використовували статистичний аналіз гідрографічних даних. Вони ретельно відбирали профілі як поблизу айсбергів, так і з контрольних точок. Дані 2015 року мали середню відстань приблизно 70 кілометрів від слідів айсбергів. Дані 2021 року характеризувалися середньою відстанню лише 14,5 кілометрів.
Візуалізація даних відіграла вирішальну роль в інтерпретації результатів. Накладання значень частоти плавучості на батиметричні карти допомогло контекстуалізувати аномалії стратифікації. “Профілі температури і абсолютної солоності ілюструють, як айсберги модулюють не лише величину стратифікації, але й фундаментальні термохалінні властивості водної товщі”, пояснюють автори.
Це дослідження свідчить про зміну парадигми у розумінні ролі айсбергів. Вони визнаються активними чинниками стратифікації океану, а не пасивним матеріалом. Інтенсивність стратифікаційних максимумів у зонах впливу айсбергів демонструє здатність талої води зміцнювати шаруватість океану.
Результати вказують на просторову неоднорідність впливу танення. Вона залежить від розміру айсберга, швидкості танення та місцевих умов. Стратифікаційні патерни можуть також модулювати біогеохімічні цикли, впливаючи на цвітіння фітопланктону через зміни у стратифікації поживних речовин.
Дослідження має важливе значення в контексті глобального потепління. Оскільки втрата льоду в Антарктиці прискорюється, поширення гігантських айсбергів, ймовірно, збільшиться. Роль талої води у вертикальній структурі океану стане ще важливішою.
Автори відзначають обмеження, пов’язані з прогалинами у даних і просторовою невизначеністю. “Ми закликаємо до посилення майбутнього моніторингу з використанням автономних платформ, таких як планери”, зазначають вони. Це покращить просторово-часову роздільну здатність досліджень.
Інтеграція цих результатів у кліматичні моделі допоможе краще прогнозувати реакцію океану на зміни в Антарктиці. Дослідження підкреслює, що тала вода айсбергів є критично важливим, але недооціненим фактором зміни фізичного середовища океану.