Globala klimatmodeller förutspår att havet runt Antarktis borde värmas upp, men i verkligheten har dessa vatten svalnat under större delen av de senaste fyra decennierna.
Avvikelsen mellan modellresultat och observerad kylning, har forskare från Stanford University nu funnit, beror främst på saknat smältvatten och underskattad nederbörd.
”Vi fann att kylningstrenden i södra oceanen faktiskt är ett svar på den globala uppvärmningen, vilket påskyndar smältning av istäcken och lokal nederbörd”, säger Earle Wilson, biträdande professor i Earth System Science vid Stanford Doerr School of Sustainability och seniorförfattare till en ny studie i Geophysical Research Letters.
I takt med att stigande temperaturer smälter Antarktis istäcke och orsakar mer nederbörd, blir Södra oceanens övre lager mindre salt och därmed mindre tätt. Detta skapar ett lock som begränsar utbytet av kallt ytvatten med varmare vatten nedanför.
”Ju friskare du gör det ytlagret, desto svårare är det att blanda upp varmt vatten”, förklarade Wilson.
Men denna färskning är inte helt representerad i de senaste klimatmodellerna – en brist som forskare länge har erkänt som en viktig källa till osäkerhet i prognoser för framtida havsnivåhöjning.
”Det glaciala smältvattnets inverkan på havscirkulationen saknas helt i de flesta klimatmodeller”, säger Wilson.
Förena globala avvikelser
Den bristande överensstämmelsen mellan observerade och simulerade havsytetemperaturer runt Antarktis är en del av en större utmaning för forskare och regeringar som försöker förbereda sig för klimatpåverkan. Globala klimatmodeller simulerar i allmänhet inte exakt den nedkylning som observerats under de senaste 40 åren i södra oceanen och östra Stilla havet runt ekvatorn eller intensiteten i den uppvärmning som observerats i Indiska oceanen och västra Stilla havet.
Det finns också en diskrepans mellan simuleringarna och den observerade frekvensen av La Niña-väderförhållanden, som definieras av att östra Stilla havet är kallare än genomsnittet.
Uppvärmningen i Södra ishavet under de senaste åtta åren har i viss mån minskat den 40 år långa nedkylningstrenden. Men om trenderna för havsytans temperatur runt om i världen fortsätter att likna de mönster som har uppstått under de senaste decennierna, snarare än att skifta mot de mönster som förutses i simuleringar, skulle det förändra forskarnas förväntningar på vissa kortsiktiga effekter av klimatförändringar.
”Våra resultat kan hjälpa till att förena dessa globala avvikelser”, säger Wilson.
Oceanerna globalt har absorberat mer än en fjärdedel av den koldioxid som släpps ut av mänskliga aktiviteter och mer än 90% av den överskottsvärme som fångas i vårt klimatsystem av växthusgaser.
”Södra oceanen är en av de främsta platserna där detta sker”, säger studiens huvudförfattare Zachary Kaufman, postdoktoral forskare inom Earth system science.
Som ett resultat har södra oceanen ett överdrivet inflytande på den globala havsnivåhöjningen, havets värmeupptag och kolbindning. Dess yttemperaturer påverkar vädermönstren El Niño och La Niña, som påverkar nederbörden så långt bort som i Kalifornien.
En överraskande upptäckt
För att förstå den fysiska mekanismen bakom nedkylningen av Södra ishavet – och möjliggöra mer tillförlitliga prognoser för dess framtida påverkan på jordens klimatsystem – bestämde sig Wilson och Kaufman för att fastställa hur mycket havsytans temperatur runt Antarktis i simuleringar har svalnat som svar på nedkylningen.
”Vi tänkte naivt att det inte skulle spela någon roll exakt var du lägger sötvattnet”, säger Wilson.
Forskarna blev förvånade över att upptäcka att yttemperaturerna är mycket mer känsliga för sötvattenflöden koncentrerade längs kusten än de som stänker bredare över havet som regn.
”Att tillföra sötvatten nära den antarktiska marginalen har ett större inflytande på havsisbildningen och säsongscykeln för havsisens omfattning, vilket sedan har nedströms effekter på havets yttemperatur”, säger Wilson. ”Detta var ett överraskande resultat som vi är angelägna om att utforska vidare i framtida arbete.”
Kvantifiering av effekten av saknat smältvatten
Tidigare studier har försökt kvantifiera hur Antarktis smältvatten påverkar det globala klimatsystemet genom att tillsätta en viss mängd sötvatten till en enda klimatmodellsimulering, i vad forskarna har kallat ”slangningsexperiment”. ”Du får mycket avvikande resultat, eftersom människor sätter upp sina experiment något annorlunda, och modellerna är lite annorlunda, och det är oklart om det verkligen är jämförelser mellan äpplen och äpplen”, förklarade Wilson.
För den nya studien försökte forskarna undvika denna fråga genom att arbeta med en samling simuleringar. Med hjälp av en ny ensemble av kopplade klimat- och havsmodeller från det nyligen lanserade Southern Ocean Freshwater Input from Antarctica (SOFIA) Initiative, samt en äldre uppsättning modeller som simulerar förändringar i havets densitet och cirkulation, analyserade författarna hur mycket simulerade havsytemperaturer förändrades som svar på de faktiska sötvattentillförseln mellan 1990 och 2021.
”Det har varit en del debatt om huruvida smältvattnet är tillräckligt under den historiska perioden för att verkligen spela någon roll”, säger Kaufman. ”Vi visar att det gör det.”
Med den nya metoden, som innehåller simuleringar från 17 olika klimatmodeller, fann forskarna att det saknade sötvattnet förklarar upp till 60% av skillnaden i observerade och förutspådda yttemperaturer i Södra oceanen mellan 1990 och 2021.
”Vi har länge vetat att smältande inlandsisar kommer att påverka havscirkulationen under det kommande århundradet och därefter”, säger Wilson. ”Våra resultat ger nya bevis för att dessa smältvattentrender redan förändrar havsdynamiken och eventuellt det globala klimatet.”
Ytterligare medförfattare är Yuchen Li, en student vid fysikavdelningen vid Stanford School of Humanities and Sciences, Ariaan Purich vid Monash University och Rebecca Beadling vid Temple University.
För mer information: Effekten av underskattad uttorkning av Södra oceanen på simulerade historiska trender för havsytans temperatur, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2024GL112639. agupubs.onlinelibrary.wiley.co … 10.1029/2024GL112639
