Recenti scoperte, con importanti implicazioni per la biogeochimica oceanica e la scienza del clima, sono stati pubblicati da Comunicazioni sulla natura in un articolo del professore associato Mark Holzer della School of Mathematics &Statistics dell'UNSW Science, con i coautori Tim DeVries (UCSB) e Casimir de Lavergne (LOCEAN).

"Il profondo Pacifico del Nord è un vasto serbatoio di nutrienti rimineralizzati e carbonio respirato che si sono accumulati nel corso dei secoli, " dice Holzer. "Quando queste acque profonde torneranno in superficie, i loro nutrienti supportano la produzione biologica e la loro CO . disciolta ₂ possono essere rilasciati nell'atmosfera. Come tale, il Pacifico profondo svolge un ruolo chiave nel sistema climatico terrestre".

Ma quali sono i percorsi della circolazione oceanica che forniscono acqua superficiale appena ventilata al Pacifico profondo? E come e dove questa vecchia acqua alla fine torna in superficie? Ad oggi, c'erano due teorie in competizione per il ruolo che la circolazione rovesciata gioca in questo.

Una teoria, il "trasportatore standard", prevede un ampio ribaltamento con l'acqua di fondo antartico che risale a circa 1,5 km di profondità prima di rifluire a sud verso l'Oceano Antartico. L'altra teoria - il "trasportatore in ombra" - sostiene che il ribaltamento è compresso per trovarsi al di sotto di circa 2,5 km con una "zona d'ombra" in gran parte stagnante sopra di esso.

"Il nostro lavoro concilia queste due teorie:il trasportatore ombreggiato cattura correttamente il ribaltamento compresso verticalmente sotto una zona d'ombra, mentre la vista standard deve essere interpretata in senso lato in termini di percorsi d'acqua che si diffondono attraverso la zona d'ombra. Poiché la zona d'ombra è in gran parte protetta dalla circolazione rovesciata, la domanda diventa come esattamente l'acqua entra ed esce da essa, "dice Holzer.

Utilizzando nuove analisi matematiche applicate a un modello di circolazione oceanica all'avanguardia che si adatta in modo ottimale alla circolazione alle distribuzioni dei traccianti osservate e alle forzanti di superficie, gli autori sono stati in grado di quantificare in dettaglio i percorsi e le tempistiche con cui la zona d'ombra scambia acqua con la superficie dell'oceano.

"Le nostre analisi ci hanno permesso di elaborare un nuovo schema della circolazione profonda su larga scala nel Pacifico. Troviamo che il trasporto diffusivo sia lungo che attraverso le superfici di densità svolge un ruolo fondamentale nella ventilazione della zona d'ombra".

Contrariamente all'opinione diffusa che le acque profonde del Pacifico seguano esclusivamente superfici di densità per risalire nell'Oceano Antartico, gli autori hanno scoperto che solo circa la metà dell'acqua nella zona d'ombra segue questo percorso, con l'altra metà che torna in superficie a basse latitudini e nel Pacifico subartico, aiutando a spiegare l'elevata produzione biologica lì.

Gli scienziati affermano che questa nuova comprensione della circolazione profonda del Pacifico e dei percorsi di trasporto aiuterà a interpretare le distribuzioni dei traccianti osservati e i processi biogeochimici.

"Una direzione entusiasmante per la ricerca futura è capire come la zona d'ombra, già a basso contenuto di ossigeno e sensibile all'aumento della domanda di ossigeno, modella la risposta della pompa biologica dell'oceano al cambiamento climatico, "dice Holzer.