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I ricercatori dell'Università di Toronto hanno identificato il meccanismo responsabile della formazione di "scale" di temperatura e salinità nell'Oceano Artico, risolvendo un mistero che ha confuso oceanografi e climatologi per più di mezzo secolo.
Comprendere il funzionamento di queste strutture verticali promette di fare più luce sulle cause e le conseguenze della rapida perdita di ghiaccio marino artico a causa del cambiamento climatico.
"La nostra scoperta di un nuovo meccanismo di instabilità idrodinamica fornisce informazioni sulla formazione di strutture simili a scale risultanti dalla miscelazione di acqua salata calda e acqua dolce più fresca", ha affermato Yuchen Ma, Ph.D. candidato al dipartimento di fisica della Facoltà di Lettere e Scienze e autore principale di uno studio pubblicato su Physical Review Fluids descrivendo i risultati.
"Queste strutture sono state osservate per la prima volta alla fine degli anni '60, ma il meccanismo responsabile della loro esistenza non è mai stato spiegato."
Conosciute come scale termoaline, queste variazioni a gradini di temperatura e concentrazione di sale sono comuni in un'ampia gamma di regioni dell'oceano globale.
I risultati riportati in Physical Review Fluids —che hanno riscosso un significativo riscontro positivo da parte della comunità di ricerca—verificano pienamente una precedente analisi degli stessi autori pubblicata sul Journal of Fluid Mechanics nel 2020 che ha documentato l'esistenza di questa nuova instabilità idrodinamica. La verifica è stata realizzata progettando una serie di simulazioni numeriche dirette della turbolenza nell'Oceano Artico per comprendere meglio la circolazione oceanica globale.
Una simulazione descrive i cambiamenti fortemente definiti di temperatura e sale che formano strutture simili a scale all'interno dell'Oceano Artico. Credito:Yuchen Ma e W. Richard Peltier
"L'oceano è generalmente considerato un ambiente altamente caotico e turbolento, quindi è sorprendente vedere strati di sale e calore così fortemente definiti al suo interno", afferma Ma.
Il flusso di calore dall'oceano al ghiaccio marino sovrastante è fortemente potenziato dalla presenza di scale termoaline. Pertanto, comprendere il processo di formazione delle scale negli oceani polari è importante per lo sviluppo di future proiezioni sul riscaldamento globale e per informare gli sforzi per mitigare la perdita di ghiaccio marino.
"In questa era di riscaldamento globale, è risaputo che la perdita della copertura di ghiaccio marino dell'Oceano Artico è un aspetto critico di questo processo globale", ha affermato il professor W. Richard Peltier, del dipartimento di fisica dell'Università che è un coautore degli studi e del dottorato di ricerca di Ma. supervisore.
"Sebbene la misura in cui la formazione delle scale stia contribuendo a questa perdita deve ancora essere quantificata, possiamo certamente dire che la componente oceanica dei modelli climatici impiegati per fare proiezioni del processo di riscaldamento globale non sono in grado di risolvere il processo di formazione delle scale. "
La ricerca si basa sul lavoro precedente incentrato sulla comprensione della circolazione oceanica globale nelle condizioni dell'era glaciale da 30.000 a 70.000 anni fa.
Nel modello del clima glaciale precedentemente sviluppato, è stato dimostrato che le rapide transizioni dal freddo al caldo sono causate da un ampio "buco" nella copertura di ghiaccio marino dell'Oceano Atlantico settentrionale risultante dal flusso di calore dall'oceano nel ghiaccio marino . L'entità di questo flusso di calore era determinata dal presupposto che una scala si fosse formata nell'oceano sottostante. + Esplora ulteriormente
