Južný oceán, kľúčová súčasť globálneho klimatického systému, prechádza pozoruhodnou a náhlou zmenou. Po desaťročiach, keď sa povrch polárneho Južného oceánu (južne od 50° j.š.) oslaďoval – čo bolo očakávanou reakciou na otepľovanie klímy a prispievalo k rozširovaniu antarktického morského ľadu – vedci teraz odhalili dramatický obrat. Od roku 2015 satelitné pozorovania ukazujú výrazné zvýšenie slanosti povrchu naprieč cirkumpolárnym Južným oceánom, čo sa zhoduje s dramatickým poklesom pokrytia antarktickým morským ľadom. Tento posun, s viacerými rekordnými minimami morského ľadu v lete aj v zime, naznačuje potenciálny prechod Južného oceánu k novému stavu, charakterizovanému trvalo zníženým pokrytím morským ľadom.

Pred rokom 2015 boli in situ merania konzistentné so sladším horným oceánom, čo viedlo k posilneniu stratifikácie (vrstvenia) horného oceánu. Silná stratifikácia, kde studené a sladké povrchové vody prekrývajú teplejšie a slanšie hlboké vody, bránila vzostupnému transportu podpovrchového tepla k povrchu, čím prispievala k udržaniu rozsiahleho pokrytia morským ľadom a obmedzovala tvorbu otvorených oceánskych polýn. Tento trend sa však po roku 2015 náhle zvrátil: nastalo obdobie zasolenia. V reakcii na zvýšenie povrchovej slanosti sa stratifikácia horného oceánu oslabila. Satelitné údaje o slanosti povrchu mora (SSS) účinne zachytávajú prudký nárast v rokoch 2015 – 2016 a následné pretrvávajúce vysoké hodnoty. Najsilnejšie anomálie slanosti boli pozorované v horných 100 až 200 metroch vodného stĺpca. Korelácia medzi satelitne odvodzenou SSS a rozsahom morského ľadu je silná a negatívna (R = -0,62), čo ďalej posilňuje ich prepojenie.

Fyzikálne mechanizmy za týmito zmenami sú kľúčové pre pochopenie nového stavu Južného oceánu. Zmeny morského ľadu sú úzko spojené so stratifikáciou horného oceánu, ktorá je v týchto zemepisných šírkach primárne riadená slanosťou. Keď sa povrchové vody stávajú slanšími, znižuje sa rozdiel hustoty medzi povrchom a hlbšími vrstvami, čo oslabuje stratifikáciu. Toto oslabenie vrstvenia umožňuje vertikálnemu miešaniu ľahšie prenášať teplo z hlbších, teplejších vrstiev nahor, buď topením morského ľadu zdola, alebo obmedzovaním jeho rastu. Okrem toho, zvýšená slanosť viedla k oslabeniu stratifikácie a následne uľahčila opätovné objavenie sa polyny Maud Rise vo Weddellovom mori, javu naposledy pozorovaného v polovici 70. rokov 20. storočia. Toto ostro kontrastuje s predchádzajúcimi desaťročiami, keď prevládalo oslaďovanie a neprítomnosť veľkých polýn.

Kľúčovým príspevkom tohto výskumu je demonštrácia, že satelity teraz dokážu monitorovať tieto zmeny v reálnom čase. Štúdia kombinovala nový satelitne odvodený regionálny produkt SSS, satelitne odvodený rozsah morského ľadu a in situ hydrografické profily z Argo plavákov. Produkt SSS pozostáva z časovej rady máp na úrovni 3 od roku 2011 do roku 2023, generovaných pomocou satelitu Soil Moisture and Ocean Salinity. Rozsah morského ľadu je tiež odvodený zo satelitných dát. Tieto technológie poskytujú bezprecedentný pohľad na dynamiku Južného oceánu. Nepretržité satelitné pozorovania povrchovej slanosti budú nevyhnutné pre určenie, či antarktický morský ľad prechádza dlhodobým posunom k trvalo nízkemu pokrytiu.

Tento rýchly posun od roku 2015 je tiež prekvapujúci vzhľadom na predchádzajúce očakávania. Antropogénne pôsobenie sa všeobecne očakávalo, že povedie k oslaďovaniu povrchu a zvýšenej stratifikácii v polárnych oceánoch. Modelové štúdie predpovedali oslaďovanie Južného oceánu v dôsledku zintenzívneného transportu sladkých polárnych vôd, zvýšených zrážok a zvýšeného topenia antarktického ľadovca. Avšak rýchle zmeny pozorované za posledné desaťročie 1) sú v rozpore s prevládajúcim očakávaním antropogénne riadeného oslaďovania a 2) sú bezprecedentné v satelitných záznamoch. To naznačuje, že súčasné chápanie a pozorovania môžu byť nedostatočné na presné predpovedanie budúcich zmien. Pokračujúce satelitné misie a monitorovanie in situ sú teraz kritickejšie ako kedykoľvek predtým na sledovanie a pochopenie hnacích síl nedávnych a budúcich zmien v systéme ľad-oceán, vrátane atmosférického pôsobenia, oceánskej dynamiky a spätnej väzby ľad-oceán-atmosféra. JaroR

Štúdia je publikovaná v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences .

Slovník kľúčových pojmov

• Antropogénne vynútenie: Vplyv na klimatický systém alebo životné prostredie, ktorý je výsledkom ľudskej činnosti, ako je napríklad uvoľňovanie skleníkových plynov.
• Argo bóje: Medzinárodná sieť robotických profilových plavákov, ktoré merajú teplotu a slanosť oceánu z povrchu do hĺbky 2 000 metrov, čím poskytujú rozsiahle in situ údaje o stave oceánu.
• Cirkumpolárny: Okolo pólu; v kontexte Južného oceánu sa vzťahuje na javy, ktoré sa vyskytujú po celom obvode okolo Antarktídy.
• Čistá hustota: Hustota vody upravená na vplyvy tlaku, čo umožňuje porovnanie hustoty rôznych vodných hmôt bez vplyvu hĺbky. Je to kľúčové pre pochopenie stratifikácie oceánu.
• Deep Convection (Hlboká konvekcia): Proces, pri ktorom sa hustejšia povrchová voda potopí do väčších hĺbok oceánu, čo vedie k vertikálnemu miešaniu a prenosu tepla a látok.
• Horná stratifikácia oceánu: Vrstvenie hornej časti oceánu na základe hustotných rozdielov (zvyčajne spôsobených rozdielmi v teplote a slanosti). Silná stratifikácia odoláva vertikálnemu miešaniu.
• Maud Rise polynya: Historicky pozorovaná oblasť otvorenej vody (polynya) v ľade Weddellovho mora, ktorá sa spája s upwellingom teplejších vôd. Jej opätovné objavenie sa je indikátorom zmenených oceánskych podmienok.
• Morský ľad: Ľad, ktorý sa tvorí priamo z morskej vody, keď zamrzne. Pláva na povrchu oceánu a hrá kľúčovú úlohu v globálnej klíme tým, že odráža slnečné svetlo a ovplyvňuje výmenu tepla medzi oceánom a atmosférou.
• Oosladzovanie (Freshening): Proces znižovania slanosti morskej vody, často v dôsledku prítoku sladkej vody z topenia ľadovcov, ľadovcových štítov alebo zvýšených zrážok.
• Open-ocean polynyas (Polynyas otvoreného oceánu): Oblasti otvorenej vody, ktoré sa vytvárajú v mori pokrytom ľadom ďaleko od pobrežia, na rozdiel od pobrežných polynias. Často sú spojené s konvekčnými procesmi.
• Piktoklina: Vrstva vody v oceáne, kde hustota rýchlo stúpa s hĺbkou. Pôsobí ako bariéra pre vertikálne miešanie.
• Polárne oblasti Južného oceánu: Oblasť Južného oceánu južne od 50° j.š., ktorá je charakteristická nízkymi teplotami, prítomnosťou morského ľadu a kľúčovou úlohou v globálnom oceánskom obehu.
• Regimový posun: Náhla a trvalá zmena v štruktúre a/alebo funkcii ekosystému, často vedúca k novému stabilnému stavu. V tomto kontexte sa vzťahuje na systém morského ľadu v Južnom oceáne.
• Salinification (Osolovanie): Proces zvyšovania slanosti morskej vody, často v dôsledku poklesu prítoku sladkej vody, odparovania alebo špecifických oceánskych dynamík.
• Slanosť: Množstvo soli rozpustenej vo vode, zvyčajne merané v praktických jednotkách slanosti (pss). Je to kľúčový faktor ovplyvňujúci hustotu morskej vody.
• Spätná väzba ľad-oceán: Proces, pri ktorom zmeny v ľadovom pokrytí (napr. topenie alebo tvorba) ovplyvňujú oceánske podmienky (napr. teplotu, slanosť, cirkuláciu), ktoré následne ovplyvňujú samotný ľad, čím sa vytvára samoposilňujúci alebo samoregulačný cyklus.
• Úbytok morského ľadu: Zníženie rozsahu (rozlohy) a/alebo objemu morského ľadu.
• Vertikálne miešanie: Pohyb vody nahor a nadol v oceáne, ktorý prenáša teplo, živiny a iné látky medzi rôznymi hĺbkami. Je ovplyvňované stratifikáciou.
• Weddellovo more: Veľké more v Južnom oceáne, ktoré sa nachádza na východ od Antarktického polostrova, známe svojím morským ľadom a hlbokými konvekčnými procesmi.