Nel 1974, le immagini acquisite dai satelliti NOAA hanno rivelato un fenomeno sconcertante:un 250, 000 chilometri quadrati di apertura nel ghiaccio marino invernale nel Mare di Weddell, sud del Sudamerica. L'apertura, noto come polinia, persisteva per tre inverni. Da allora non sono state più viste aree così vaste e libere dai ghiacci nell'oceano che circonda l'Antartide, anche se un piccolo polynya è stato visto l'anno scorso.

In una nuova analisi dei modelli climatici, ricercatori dell'Università della Pennsylvania, L'Istituto spagnolo di scienze marine e la Johns Hopkins University rivelano i significativi effetti globali che possono avere queste polinie apparentemente anomale. Le loro scoperte indicano che il calore che fuoriesce dall'oceano attraverso queste aperture ha un impatto sulle temperature marine e atmosferiche e sui modelli del vento in tutto il mondo e persino sulle precipitazioni intorno ai tropici. Sebbene questo processo faccia parte di un modello naturale di variabilità climatica, ha implicazioni su come il clima globale risponderà al futuro riscaldamento antropogenico.

"Questo piccolo, l'apertura isolata nel ghiaccio marino nell'Oceano Antartico può avere significativi, implicazioni climatiche su larga scala, " ha detto Irina Marinov, autore dello studio e assistente professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente della Penn presso la School of Arts &Sciences. "I modelli climatici suggeriscono che, in anni e decenni con una grande polynya, l'intera atmosfera si riscalda globalmente, e vediamo cambiamenti nei venti nell'emisfero australe e uno spostamento verso sud nella fascia delle piogge equatoriali. Questo è attribuibile al polynya."

Lo studio appare in Giornale del clima . Marinov è stato coautore del lavoro con Anna Cabre, un ex postdoc nel laboratorio di Marinov e ora oceanografo presso l'Istituto di scienze marine di Barcellona, e Anand Gnanadesikan, un professore del Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti della Johns Hopkins.

Tipicamente, l'Oceano Australe è ricoperto di ghiaccio durante l'emisfero australe

inverno. Le polinie si verificano quando le calde acque sotterranee dell'Atlantico settentrionale e di origine equatoriale si mescolano localmente con acque superficiali fredde, un processo noto come convezione oceanica.

Fino a poco tempo fa, gli scienziati del clima e gli oceanografi ritenevano che le condizioni atmosferiche e oceaniche intorno ai tropici fossero i principali fattori che influenzano le condizioni al di fuori dei tropici. Ma negli ultimi anni, Marinov e collaboratori e altri hanno dimostrato che è vero anche il contrario:l'Oceano Australe ha un ruolo importante nell'influenzare i climi tropicali e dell'emisfero settentrionale.

Nel lavoro attuale, Marinov e colleghi hanno utilizzato potenti modelli che simulano il clima passato e futuro per determinare come gli effetti della polinia si propagano in tutto il mondo.

Il loro modello indicava che le polinie e la relativa convezione nell'oceano aperto si verificano all'incirca ogni 75 anni. Quando si verificano, i ricercatori hanno osservato, agiscono come una valvola di rilascio per il calore dell'oceano. Non solo l'area circostante si riscalda, ma vi sono anche aumenti delle temperature complessive della superficie marina e atmosferica dell'intero emisfero australe e, in misura minore, l'emisfero settentrionale, anche.

I cambiamenti nei gradienti di temperatura nord-sud portano anche a cambiamenti nei modelli di vento.

"Stiamo assistendo a una diminuzione di quelli che chiamiamo occidentali dell'emisfero australe e ai cambiamenti degli alisei, " disse Marinov. "E questi venti influenzano le tempeste, precipitazioni e nuvole".

Tra questi cambiamenti nelle precipitazioni c'è uno spostamento nella zona di convergenza intertropicale, una cintura equatoriale dove convergono gli alisei, con conseguente precipitazione intensa. Quando si verifica una polinia, questa fascia di pioggia si sposta a sud di alcuni gradi e vi rimane per 20-30 anni prima di tornare indietro.

"Questo influisce sulle risorse idriche in, Per esempio, Indonesia, Sudamerica e Africa subsahariana, " ha detto Marinov. "Abbiamo una variazione naturale del clima che può essere, tra gli altri effetti, impatto sulla produzione agricola nelle regioni densamente popolate del mondo".

Date queste implicazioni su vasta scala di un fenomeno dell'Oceano Australe, Marinov sottolinea la necessità di aumentare il monitoraggio nella regione. Fa parte di uno sforzo chiamato SOCCOM, per le osservazioni e la modellizzazione del carbonio e del clima nell'Oceano Australe, posizionare galleggianti robotici nell'Oceano Antartico per raccogliere dati sulla temperatura dell'oceano, salinità, carbonio, nutrienti e ossigeno.

"Stiamo anche esortando le persone a tenere d'occhio i satelliti per cercare altre polinie, quest'anno e andando avanti, " Disse Marinov.

Ricerche precedenti del gruppo e dei collaboratori di Marinov hanno suggerito che, sotto il cambiamento climatico, le polinie possono diventare meno frequenti. Quando il ghiaccio marino si scioglie, rinfresca lo strato superiore della superficie del mare, rendendolo più leggero e meno incline a mescolarsi con le acque di fondo più pesanti. Marinov osserva che il fatto che nessuna polinia significativa si sia aperta dalla metà degli anni '70 fino allo scorso anno potrebbe aver contribuito al cosiddetto "iato climatico" alla fine degli anni '90 e all'inizio degli anni 2000, quando le temperature superficiali medie globali sembravano bloccarsi nella loro salita verso l'alto altrimenti persistente.

"Durante questo periodo di pausa sono state immagazzinate quantità anormali di calore nelle acque oceaniche sotterranee", ha detto Marinov. "La maggior parte delle ricerche ha attribuito questa pausa a un periodo prolungato di La Niña, con conseguente accumulo di calore nel Pacifico a bassa latitudine. Ma penso che anche la mancanza di una polynya del Mare di Weddell abbia contribuito, immagazzinando più calore nell'Oceano Antartico e prevenendo l'ulteriore rilascio di calore nell'atmosfera".

Il lavoro solleva molte nuove domande, come la diminuzione dell'estensione del ghiaccio marino, compresa la recente rottura di un massiccio pezzo della penisola antartica, influenzerà la frequenza dei polynya e come la presenza o l'assenza di polynyas influenzerà il riscaldamento delle temperature atmosferiche in risposta al cambiamento climatico antropogenico.

"Questa indagine sulle polinie e sulla convezione nell'Oceano Antartico si è rivelata una storia molto importante e interessante per il clima globale che pensiamo che molte persone studieranno nel prossimo decennio, " Disse Marinov.