스티브 린툴, 저자 제공
남극대륙은 세계에서 가장 큰 폭포의 무대가 됩니다. 행동은 해수면 아래에서 이루어집니다. 여기에서 수조 톤의 차갑고 밀도가 높으며 산소가 풍부한 물이 대륙붕에서 폭포처럼 흘러내려 아주 깊은 곳으로 가라앉습니다. 이 남극 "저층수"는 수천 킬로미터 떨어진 곳에서 천천히 상승하기 전에 깊은 해류의 해저를 따라 북쪽으로 퍼집니다.
이런 식으로 남극 대륙은 전 세계에 열, 탄소 및 영양분을 재분배하는 "전복 순환"이라고 하는 해류의 글로벌 네트워크를 구동합니다. 전복은 지구의 기후를 안정적으로 유지하는 데 중요합니다. 산소가 심해에 도달하는 주요 경로이기도 합니다.
그러나 이 순환이 둔화되고 있으며 예상보다 수십 년 일찍 일어나고 있다는 징후가 있습니다. 이 감속은 남극 해안과 심해 사이의 연결을 방해할 가능성이 있으며 지구의 기후, 해수면 및 해양 생물에 심각한 결과를 초래합니다.
당사의 새로운 연구, Nature Climate Change 저널에 오늘 게재된 이 보고서는 실제 관측 자료를 사용하여 지난 30년 동안 남극 대륙 주변의 심해가 어떻게 그리고 왜 변했는지를 해독합니다. 우리의 측정은 전복 순환이 거의 XNUMX분의 XNUMX(XNUMX%) 느려지고 심해 산소 수준이 감소하고 있음을 보여줍니다. 이것은 심지어 더 일찍 발생합니다 기후 모델 예측했다.
우리는 남극 얼음이 녹는 것이 남극 바닥 물의 형성을 방해한다는 것을 발견했습니다. 녹은 물은 남극 표층수를 더 신선하고 덜 밀도 있게 만들어 가라앉을 가능성이 적습니다. 이것은 전복 순환에 제동을 겁니다.
이제 그것은 폭포입니다. 대륙붕에서 로스해의 깊은 바다로 흐르는 밀도 높은 물입니다. 호주 해양-해빙 모델링 컨소시엄(COSIMA) 및 국가 전산 인프라.
왜이 일을 하는가?
바닥 물의 흐름이 느려짐에 따라 심해로의 산소 공급이 감소합니다. 수축하는 산소가 풍부한 바닥 수층은 산소가 더 적은 따뜻한 물로 대체되어 산소 수준을 더욱 감소시킵니다.
크고 작은 해양 동물은 산소의 작은 변화에도 반응합니다. 심해 동물은 낮은 산소 조건에 적응했지만 여전히 숨을 쉬어야 합니다. 산소 손실로 인해 다른 지역에서 피난처를 찾거나 행동에 적응할 수 있습니다. 모델은 우리가 에 잠겨 최대 25%까지 감소할 것으로 예상되는 이 동물들이 이용할 수 있는 "생존 가능한" 환경의 수축에.
전복 속도가 느려질 수도 있습니다. 강하게 하다 지구 온난화. 전복 순환은 이산화탄소와 열을 심해로 운반하여 대기에서 저장되고 숨겨집니다. 해양 저장 용량이 감소함에 따라 더 많은 이산화탄소와 열이 대기에 남게 됩니다. 이 피드백은 지구 온난화를 가속화합니다.
해저에 도달하는 남극 바닥 물의 양도 감소합니다. 해수면 그것을 대체하는 더 따뜻한 물이 더 많은 공간을 차지하기 때문입니다(열 팽창).
선반 물을 신선하게 하면 밀도가 높은 물의 흐름이 줄어들고 전복 순환의 가장 깊은 부분이 느려지는 동시에 깊은 산소화도 감소합니다. 캐시 건, 저자 제공
걱정스러운 변화의 징후
저층수를 관찰하는 것은 어려운 일입니다. 남극해는 멀리 떨어져 있으며 지구상에서 가장 강한 바람과 가장 큰 파도가 있는 곳입니다. 바닥 물이 형성되는 겨울에는 해빙으로 인해 접근이 제한됩니다.
이것은 깊은 남극해의 관측이 드물다는 것을 의미합니다. 그럼에도 불구하고 선박 항해에서 얻은 반복적인 전체 깊이 측정은 심해에서 진행 중인 변화를 엿볼 수 있게 해주었습니다. 바닥 수층은 따뜻해지고 밀도가 낮아지고 얇아짐.
위성 데이터는 남극 빙상이 수축하는. 빠르게 녹는 지역의 하류에서 측정한 해양 측정은 녹은 물이 염분 감소 연안 해역의 (및 밀도).
위성 데이터에 기반한 지난 수십 년 동안의 남극 얼음 질량 손실은 2002년에서 2020년 사이에 남극 대륙이 매년 평균 ~150억 톤의 얼음을 흘려 바다에 녹은 물을 추가하고 해수면을 높인 것을 보여줍니다(출처: NASA ).
이러한 징후는 걱정스러운 변화를 가리키고 있지만 깊은 전복 순환에 대한 직접적인 관찰은 아직 없습니다.
우리는 무엇을 했습니까?
각각의 장점을 활용하여 다양한 유형의 관찰을 새로운 방식으로 결합했습니다.
선박이 수집한 전체 깊이 측정은 해양 밀도의 스냅샷을 제공하지만 일반적으로 XNUMX년에 한 번 정도 반복됩니다. 반면에 계류된 기기는 밀도와 속도를 지속적으로 측정하지만 특정 위치에서 제한된 시간 동안만 제공합니다.
우리는 선박 데이터, 계류 기록 및 고해상도 수치 시뮬레이션을 결합하여 남극 바닥 물 흐름의 강도와 그것이 심해로 운반하는 산소의 양을 계산하는 새로운 접근 방식을 개발했습니다.
우리 연구는 여러 출처에서 바닥 물을 받는 호주 남부의 깊은 유역에 초점을 맞췄습니다. 이러한 출처는 대규모 용융물 입력의 하류에 있으므로 이 지역은 기후로 인한 심해 변화에 대한 조기 경보를 제공할 가능성이 높습니다.
결과는 놀랍습니다. 1992년에서 2017년 사이에 30년 동안 이 지역의 전복 순환은 거의 XNUMX분의 XNUMX(XNUMX%) 느려져 더 적은 산소가 심해에 도달했습니다. 이 둔화는 남극 대륙에 가까운 담수화로 인해 발생했습니다.
우리는 이 청정화가 남극 바닥 물의 밀도와 부피, 그리고 그것이 흐르는 속도를 감소시킨다는 것을 발견했습니다.
관찰된 둔화는 단기적인 기후 사건이 아니었다면 훨씬 더 컸을 것입니다. 바닥 수층의 부분적 및 일시적 복구. 염분 증가로 인한 회복은 남극 대륙붕의 염분 변화에 대한 저층수 형성의 민감도를 추가로 설명합니다.
걱정스럽게도 이러한 관찰은 변화가 있음을 보여줍니다. 2050년까지 발생할 것으로 예측 이미 진행 중입니다.
남극 전복 속도 저하로 인한 심해 해양 온난화, 출처: Matthew England 및 Qian Li.
다음은?
남극 대륙의 얼음 손실은 세계가 따뜻해짐에 따라 계속, 심지어 가속화될 것으로 예상됩니다. 우리는 1.5를 넘을 것이 거의 확실합니까? 2027년까지 지구온난화 임계점.
더 많은 얼음 손실은 더 신선함을 의미하므로 순환 속도가 느려지고 깊은 산소 손실이 계속될 것으로 예상할 수 있습니다.
둔화의 결과는 남극 대륙에만 국한되지 않을 것입니다. 전복 순환은 전 세계 해양에 걸쳐 확장되며 기후 변화 속도와 해수면 상승에 영향을 미칩니다. 그것은 또한 해양 생물에 지장을 주고 피해를 줄 것입니다.
우리의 연구는 온실 가스 배출량을 줄이기 위해 더 열심히 – 더 빨리 – 노력해야 하는 또 다른 이유를 제공합니다.
저자 정보
캐시 건,, CSIRO; 매튜 잉글랜드, ARC 호주 남극 과학 우수 센터(ACEAS)의 Scientia 교수 겸 부국장, UNSW 시드니및 스티브 린툴, CSIRO 펠로우, CSIRO
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