L'Antartide ha una corrente che circonda la massa continentale come parte dell'Oceano Antartico. Questa corrente è chiamata corrente circumpolare antartica. Quando i venti occidentali si rafforzano durante l'estate dell'emisfero australe, le acque a sud della corrente si acidificano più velocemente di quanto si possa spiegare in anidride carbonica dalla sola atmosfera. Lo schema opposto è stato osservato a nord della corrente.

Perché succede questo e perché è importante?

Il professor Wei-Jun Cai dell'Università del Delaware ha co-scritto un articolo apparso su Comunicazioni sulla natura e risponde a queste domande.

I ricercatori coinvolti nello studio affermano che questi effetti sono dovuti a una combinazione di processi guidati da questi venti occidentali, una teoria confermata da due decenni di dati osservativi dal sud della Tasmania.

Comprendere i fattori che controllano l'acidificazione degli oceani è importante per prevedere l'impatto che la chimica mutevole dell'oceano avrà sugli organismi marini e sugli ecosistemi in futuro. L'Oceano Meridionale, noto anche come Oceano Antartico, è un luogo fondamentale per studiare questi meccanismi a causa della sua vasta capacità di immagazzinare anidride carbonica dall'atmosfera, una componente cruciale del cambiamento climatico.

I risultati basati sui dati avvantaggiano i futuri modelli di previsione

Il quarto oceano più grande, l'Oceano Australe ha un pH e uno stato di saturazione naturalmente bassi per l'aragonite, un minerale carbonato di cui gli organismi marini hanno bisogno per costruire i loro gusci. Ciò è considerato dovuto alle basse temperature dell'Oceano Antartico, che in media da -2 a 7 gradi Celsius (circa da 28 a 45 gradi Fahrenheit), e forte miscelazione verticale in tutta la colonna d'acqua.

A causa di queste temperature fredde e della miscelazione profonda, l'anidride carbonica assorbita alla superficie dell'acqua può essere rapidamente trasferita e immagazzinata nelle regioni profonde dell'Oceano Antartico, a differenza della maggior parte degli oceani a bassa latitudine, dove enormi differenze di temperatura impediscono la miscelazione delle acque superficiali e dell'oceano profondo.

Poiché i livelli di anidride carbonica atmosferica continuano ad aumentare, però, Si prevede che le acque superficiali dell'Oceano Antartico diventeranno sempre più vulnerabili all'acidificazione degli oceani.

"L'Oceano Australe è una finestra sull'oceano profondo, " disse Caio, un esperto in chimica del carbonio inorganico e il Mary A.S. Sedia Lighthipe della Terra, Oceano e ambiente all'UD. "Una migliore comprensione dei meccanismi di acidificazione degli oceani qui può aiutare a migliorare i modelli di previsione di quanta anidride carbonica atmosferica l'oceano può assorbire qui e altrove".

Nell'emisfero australe, il modo principale in cui l'atmosfera varia è attraverso il cosiddetto Southern Annual Mode (SAM). Poiché questa modalità cambia da un estremo all'altro, la differenza di pressione fa sì che la fascia dei venti occidentali (o corrente a getto) intorno all'Antartide si sposti a nord oa sud. Quando la corrente a getto d'aria si rafforza (un trend SAM positivo), si contrae verso l'Antartide. Quando la corrente a getto si indebolisce (un trend SAM negativo), si espande a nord verso l'equatore.

Nel loro studio, i ricercatori hanno esplorato come i venti occidentali regolano i tassi di acidificazione degli oceani, utilizzando misurazioni continue di dati di anidride carbonica dal sud della Tasmania registrate in due decenni contrastanti, 1991-2000 e 2001-2011. I ricercatori hanno attribuito l'accresciuta acidificazione ai venti occidentali che trasportano più acque acide orizzontalmente da posizioni a latitudini più elevate verso l'equatore e verticalmente dal sottosuolo alla superficie.

"Quando hai una differenza di pressione, hai un vento più forte e il vento si sposta sempre da alta pressione a bassa pressione, guidando le correnti oceaniche di superficie da un punto all'altro. In oceanografia fisica chiamiamo questo trasporto Ekman guidato dal vento, " disse Cai.

Quando i venti occidentali diminuiscono, il risultato è il contrario e l'acqua superficiale meno acida viene trasferita verso il Polo Sud.

"Se studiamo questo nella baia di Chesapeake, il Golfo del Messico o l'Oceano Australe, è lo stesso motivo per cui un'altra fonte di anidride carbonica o acqua acidificata entra nell'area di studio. Ma a seconda della posizione, questo meccanismo può manifestarsi diversamente, " disse Cai.

Questa miscelazione dell'Oceano Meridionale si estende ad una profondità di circa 300-400 metri (circa 1, 000 a 1, 300 piedi). Questo è molto più profondo di, dire, nella baia di Chesapeake o Golfo del Messico carente di ossigeno, dove le regioni più profonde dell'acqua potrebbero estendersi solo da 20 a 50 metri (54-164 piedi di profondità).

In teoria, all'aumentare dell'anidride carbonica atmosferica, livelli di anidride carbonica oceanica (cioè, l'acidificazione degli oceani) dovrebbe aumentare parallelamente. Però, Cai ha spiegato che la risalita di acque più profonde che contengono più anidride carbonica combinata con i modelli di circolazione oceanica, o mescolanza di diversi strati dell'oceano, può far variare notevolmente il pH dell'acqua e lo stato di saturazione dei carbonati. Cai ha detto che sebbene ci siano stati alcuni documenti recenti in quest'area, lui ei suoi colleghi sono i primi a dimostrare con dati diretti che questo è causato dallo stress del vento.

"C'è molto dibattito su questo tema, ma quando messi insieme, i dati di due decenni hanno fornito una storia coerente che i modelli di circolazione oceanica influenzano davvero l'acidificazione degli oceani, " disse Cai.

Così, cosa ha a che fare l'Oceano Antartico con il Delaware?

"L'Oceano Australe è un'area che cambia davvero il segnale di anidride carbonica dell'oceano profondo a causa di questo rapido mescolamento all'oceano profondo, " disse Cai. "Di conseguenza, quando la velocità del vento fa sì che gli strati dell'acqua si mescolino e cambino i modelli di circolazione, può davvero guidare cambiamenti che possono essere significativi per l'oceano globale, e in generale, finirebbe per influenzare altre aree, compreso l'Oceano Atlantico».