Co się dzieje w oceanie, gdy dostają się do niego zwiększone ilości słodkiej wody? Jaki to może mieć wpływ na powstawanie lodu morskiego, który jest ważny w ograniczaniu efektu cieplarnianego?
Kiedy arktyczne oceany zamarzają i tworzy się na nich pokrywa lodowa, dzieje się tak nie tylko dlatego, że zimne powietrze chłodzi górne ich warstwy. Jeszcze ważniejsze jest to, że ciepła woda nie jest w stanie wypłynąć na powierzchnię z głębi oceanu ze względu na znacznie mniejsze zasolenie górnych warstw wody. Opisują to badacze m.in. z Uniwersytetu w Göteborgu w nowym opracowaniu naukowym.
Lód morski tworzy się w regionach polarnych, ponieważ jest tam zimno. Z drugiej strony, zimna woda jest cięższa od ciepłej, więc schłodzona woda powinna opadać na dno, a nie pozostawać na powierzchni. Takie przemieszczanie się wody powinno spowodować powrót cieplejszej wody na powierzchnię i spowalniać tworzenie się lodu w oceanach.
Naukowcy m.in. z Uniwersytetu w Göteborgu przedstawiają wyjaśnienie tego zjawiska w czasopiśmie naukowym „Science advances”.
„Zasolenie wód na powierzchni oceanów jest mniejsze z powodu dostawania się do nich wody z topniejących lodowców i z opadów atmosferycznych. Różnica w zasoleniu między wodą powierzchniową a tą z głębin jest ważniejszym czynnikiem powstawania lodu morskiego niż niskie temperatury na biegunach. Bez tej różnicy zasolenia masy wód nie ulegałyby stratyfikacji, a wtedy ciągle by się mieszały i lód by się nie tworzył” – mówi Fabien Roquet, profesor oceanografii fizycznej na Uniwersytecie w Göteborgu.
Wody powierzchniowe o mniejszym zasoleniu tworzą coś w rodzaju bariery, która zapobiega wypływaniu cieplejszej wody z głębin na powierzchnię. Bez tej bariery polarne zimno nie wystarczyłoby do zamrożenia wody.
Siła tej bariery zależy od unikalnych właściwości wody morskiej. Woda słodka o temperaturze mniejszej niż 4 stopnie Celsjusza ma mniejszą gęstość i dlatego pozostaje na powierzchni i zamarza, bez mieszania się z wodą z niższych warstw. Ale słona woda morska ma najmniejszą gęstość w temperaturze bliskiej zamarzania, czyli około -2 stopnie Celsjusza. Jednak gęstość wody zmienia się znacznie mniej w zależności od temperatury, gdy woda jest zimna, niż wtedy gdy jest ona cieplejsza, co jest bardzo nietypowe dla innych cieczy.
„Im bliżej biegunów, tym zasolenie wody staje się ważniejsze w ograniczaniu mieszania i wyrównywaniu temperatury wody w całej jej masie” – mówi Fabien Roquet.
To odkrycie pokazuje, jak ważne dla klimatu Ziemi są specjalne właściwości wody. Na wymianę ciepła między oceanem a atmosferą wpływają nie tylko różnice temperatur, ale także zasolenie oceanów. Lód morski jest ważnym czynnikiem tłumiącym efekt cieplarniany, ponieważ odbija promieniowanie słoneczne.
Obecnie zachodzą dwa równoległe zjawiska – zmniejsza się powierzchnia lodu morskiego oraz pogarsza się zdolność oceanów polarnych do utrzymania bariery o niższym zasoleniu, która zapobiega przedostawaniu się dwutlenku węgla do atmosfery.
Wskazano również na fakt, że cieplejszy klimat może prowadzić do zwiększonej podaży słodkiej wody dostającej się do oceanów polarnych – z powodu topnienia lodowców i zwiększonej ilości opadów. Różnica zasolenia może wtedy wzrosnąć, co być może przyczyni się do tworzenia się lodu morskiego. „Trudno jednak przewidzieć, który efekt będzie dominował, musimy po prostu poczekać i zobaczyć, co będzie się działo” – mówi Fabien Roquet.
