Enorme hull i den antarktiske vinterisen har dukket sporadisk opp siden 1970-tallet, men grunnen til dannelsen av dem har i stor grad vært mystisk.
Forskere, med hjelp av flytende roboter og teknisk utstyrte seler, kan nå ha svaret: De såkalte polynyaene (russisk for "åpent vann") ser ut til å være et resultat av uvær og salt, finner ny forskning.
Polynya har fått mye oppmerksomhet i det siste fordi to veldig store åpnet i Weddellhavet i 2016 og 2017; i sistnevnte tilfelle strakte det åpne farvann seg over 115.097 kvadrat miles (298.100 kvadratkilometer), ifølge en artikkel publisert i april i tidsskriftet Geophysical Research Letters.
Nå viser det mest omfattende blikket noensinne på havforholdene under dannelse av polynya at disse strekningene med åpent vann vokser på grunn av kortvarige klimavariasjoner og spesielt stygt vær. Polynyaene frigjør også mye dyphavs varme i atmosfæren, med konsekvenser som forskere fortsatt jobber med.
"Det kan endre værmønstre rundt Antarktis," sa studieleder Ethan Campbell, en doktorgradsstudent i oseanografi ved University of Washington, til Live Science. "Muligens lenger."
Å observere det åpne havet
Forskere hadde allerede mistanke om at stormer hadde en viss rolle i opprettelsen av polynyaer de siste årene. Et papir som ble publisert i april av atmosfæriske forskere i Journal of Geophysical Research: Atmospheres pekte på en særlig voldsom storm med vindhastigheter opptil 72 miles per time (117 kilometer i timen) i 2017.
Men selv om vinterstormene 2016 og 2017 var ekstreme, er stormfulle hav normen i Antarktis vinter, sa Campbell.
"Hvis det bare var uvær, ville vi sett polynyer hele tiden, men det gjør vi ikke," sa han. I stedet er store polynya relativt sjeldne. Det var tre store i 1974, 1975 og 1976, men ikke noe nevneverdig igjen før i 2016.
Campbell og teamet hans hentet data fra to roboter, menneskelige størrelser som ble distribuert i Weddellhavet av National Science Foundation-finansierte Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modelling-prosjektet (SOCCOM). Flyterne driver i strømningene omtrent en kilometer under havets overflate, sa Campbell, og samlet inn data om vanntemperatur, saltholdighet og karboninnhold.
Til sammenligning brukte forskerne også observasjoner året rundt fra forskningsfartøyer i Antarktis og til og med vitenskapelige seler - ville pinnipeds utstyrt med små instrumenter for å samle havdata når dyrene gjennomfører sine vanlige reiser.
Stormende hav
Sammensatt forklarte disse observasjonene hele historien om polynyaene i 2016 og 2017. Den første ingrediensen, sa Campbell, var en del av et klimamønster kalt Southern Annular Mode, den polare versjonen av El Niño. Cambell sa at en vanlig klimavariasjon som kan føre vind enten lenger fra Antarktis kysten, i hvilket tilfelle de blir svakere, eller nærmere kysten, blir sterkere. Når variasjonen flytter vindene nærmere og sterkere, skaper det mer oppvelling av varmt, salt vann fra dypt i Weddellhavet til den kaldere, friskere havoverflaten.
Dette klimamønsteret og den påfølgende boligen gjorde havoverflaten uvanlig salt i 2016, sa Campbell, som på sin side gjorde det lettere for havvannet å blande seg vertikalt. Forskjeller i saltholdighet holder havlag atskilt, akkurat som mindre tett olje flyter på toppen av vannet og nekter å blande seg. Men fordi havoverflaten var uvanlig salt, var det mindre forskjell mellom overflaten og dypere vann.
"Havet var uvanlig salt på overflaten, og det gjorde barrieren for å blande seg mye svakere," sa Campbell.
Nå trengte alt havet litt røre. Og vintrene 2016 og 2017 ga skjeen. Store stormer skapte vind og bølger som blandet vannet vertikalt, og hentet varmt vann opp fra havbunnen som smeltet havisen.
Effektene av polynyene som dannet er fremdeles noe mystiske. Forskerne fant at det indre av havet under dem avkjølte seg med 0,36 grader Fahrenheit (0,2 grader celsius). At frigitt varme kan endre lokale værmønstre og til og med skifte vind globalt, sa Campbell.
Mer angående, sa han, er at det dype havvannet som utsettes for atmosfæren under en polynya er potensielt karbonrikt. Dyp Antarktis farvann er kirkegårdene for livet i havet, som frigjør karbon når de forfaller. Hvis det karbonet kommer inn i atmosfæren via polynyaer, kan disse åpne vannåpningene bidra litt til klimaendringene, sa Campbell.
Hvorvidt polynyaer gjør det, er fremdeles oppe i luften, sa Campbell, men den nye studien skal hjelpe forskere til å finne flere detaljer om Antarktis klimaendring. Nåværende modeller av Antarktis ser ut til å forutsi flere polynyer enn det som faktisk finnes, sa Campbell. Nå vil klimamodellere ha mer data for å forbedre disse spådommene, og skape et bedre virtuelt Antarktis for å forstå klimaendringer.
Forskningen dukket opp 10. juni i tidsskriftet Nature.
