DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08368-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39695211
تاريخ النشر: 2024-12-18
المؤلف: Simon A. Josey وآخرون
الموضوع الرئيسي: ديناميات الجليد في القطب الشمالي والقطب الجنوبي
نظرة عامة
يقدم هذا القسم مقارنة لمساهمات تدفق السطح في تشكيل كتلة الماء (M) خلال فترات ما قبل انخفاض الجليد وفترات انخفاض الجليد، باستخدام بيانات من إعادة تحليل MERRA-2. تشير النتائج إلى وجود ارتباط قوي مع النتائج المستخلصة من مجموعة بيانات ERA5، كما هو موضح في الشكل 4 من البيانات الموسعة. يتم تصنيف التحليل إلى مناطق متميزة: بحر ويديل الشمالي، بحر بيلينغهاوزن، بحر روس الشمالي الغربي، وإندربي، مع تمثيل القيم في فئات 0.1 كجم م\(^{-3}\) لثلاث حالات محددة (JJ9015 باللون الأسود، JJ1622 باللون الأزرق، وJJ23 باللون الأحمر). يتم قياس النتائج بوحدات Sverdrups (Sv)، حيث يساوي 1 Sv \(10^6\) م\(^3\) ث\(^{-1}\)، ويلاحظ أن مقاييس المحور الصادي تختلف بين بحر ويديل الشمالي والمناطق الأخرى.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التغيرات الكبيرة في فقدان حرارة المحيط وتغطية الجليد البحري في المحيط الجنوبي خلال شتاء 2023 (JJ23). ومن الجدير بالذكر أن مناطق مثل بحر ويديل الخارجي، وبحر روس، وبحر بيلينغهاوزن شهدت انخفاضات كبيرة في تغطية الجليد البحري، حيث أظهرت بعض المناطق انخفاضًا يصل إلى 80%. يرتبط هذا الانخفاض بزيادة ملحوظة في صافي فقدان الحرارة إلى الغلاف الجوي، متجاوزًا -70 واط م$^{-2}$ في هذه المناطق، ويتضاعف في مواقع محددة، مثل بحر ويديل الخارجي، حيث زاد فقدان الحرارة من -57 واط م$^{-2}$ إلى -132 واط م$^{-2}$. تحدد الدراسة علاقة واضحة بين انخفاض تغطية الجليد وزيادة فقدان الحرارة، على الرغم من أن عوامل أخرى مثل سرعة الرياح والفروقات في درجات الحرارة تساهم أيضًا. تم الإبلاغ عن إجمالي مساحة الجليد في يونيو-يوليو في المناطق المتأثرة بمقدار 1.82 × 10$^{12}$ كم$^{2}$، وهو ما يقرب من نصف المتوسط من 1990-2015.
تتناول الورقة أيضًا تحولًا ملحوظًا في توقيت أقصى فقدان لحرارة المحيط، الذي حدث في 18 يونيو 2023، مقارنة بالسنوات السابقة، مما يشير إلى تأخير في إمدادات الحرارة إلى الغلاف الجوي. ساهم هذا التحول، إلى جانب درجات حرارة الهواء القريبة من السطح الأكثر دفئًا والرياح الشمالية القوية، في تباطؤ إعادة نمو الجليد وتركيزات الجليد المنخفضة المستمرة. من المتوقع أن يعزز فقدان الحرارة المتزايد تشكيل كتلة الماء، خاصة عند الكثافات الأعلى، مما قد يؤثر على خصائص مياه السطح في القارة القطبية الجنوبية وقد يؤثر أيضًا على تشكيل مياه القاع في القارة القطبية الجنوبية (AABW). بالإضافة إلى ذلك، تفيد الدراسة بزيادة في تكرار العواصف في مناطق انخفاض الجليد، مع ما يصل إلى 7 أيام إضافية من العواصف في الشهر في 2023 مقارنة بمتوسط 1990-2015. قد يكون لهذا الارتفاع في العواصف، المدفوع بفقدان الحرارة الزائد، آثار كبيرة على كل من الديناميات المحيطية والغلاف الجوي، مما يشير إلى تحول محتمل في نظام المناخ في المحيط الجنوبي.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08368-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39695211
Publication Date: 2024-12-18
Author(s): Simon A. Josey et al.
Primary Topic: Arctic and Antarctic ice dynamics
Overview
The section presents a comparison of surface flux contributions to water mass formation (M) during pre-ice-decline and ice-decline periods, utilizing data from the MERRA-2 reanalysis. The findings indicate a strong correlation with results obtained from the ERA5 dataset, as illustrated in Extended Data Fig. 4. The analysis is categorized into distinct regions: the Northern Weddell Sea, Bellingshausen Sea, Northwestern Ross Sea, and Enderby, with values represented in 0.1 kg m\(^{-3}\) class intervals for three specific cases (JJ9015 in black, JJ1622 in blue, and JJ23 in red). The results are quantified in Sverdrups (Sv), where 1 Sv equals \(10^6\) m\(^3\) s\(^{-1}\), and it is noted that the y-axis scales differ between the Northern Weddell Sea and the other regions.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant changes in ocean heat loss and sea-ice cover in the Southern Ocean during the winter of 2023 (JJ23). Notably, regions such as the outer Weddell, Ross, and Bellingshausen Seas experienced drastic reductions in sea-ice cover, with some areas showing up to 80% decline. This reduction correlates with a marked increase in net heat loss to the atmosphere, exceeding -70 W m$^{-2}$ in these regions, and doubling in specific locations, such as the outer Weddell Sea, where heat loss increased from -57 W m$^{-2}$ to -132 W m$^{-2}$. The study identifies a clear relationship between reduced ice cover and increased heat loss, although other factors like wind speed and temperature differentials also contribute. The total June-July ice area in the affected regions was reported at 1.82 × 10$^{12}$ km$^{2}$, nearly half of the average from 1990-2015.
The paper further discusses a notable phase shift in the timing of maximum ocean heat loss, which occurred on June 18, 2023, compared to earlier years, indicating a delay in heat supply to the atmosphere. This shift, along with warmer near-surface air temperatures and strong northerly winds, contributed to slower ice regrowth and persistent low ice concentrations. The increased heat loss is expected to enhance water-mass formation, particularly at higher densities, which could influence Antarctic surface water properties and potentially affect Antarctic bottom water (AABW) formation. Additionally, the study reports an increase in storm frequency in the ice-decline regions, with up to 7 additional storm days per month in 2023 compared to the 1990-2015 average. This increase in storminess, driven by the excess heat loss, may have significant implications for both oceanic and atmospheric dynamics, suggesting a potential shift in the climate regime of the Southern Ocean.