Wielka anomalia zasolenia

Wielka anomalia zasolenia (GSA) pierwotnie odnosiła się do wydarzenia z późnych lat 60. i wczesnych 70. XX wieku, kiedy duży napływ słodkiej wody z Oceanu Arktycznego doprowadził do anomalii zasolenia w północnej części Oceanu Atlantyckiego , która wpłynęła na południkową cyrkulację atlantycką . Od tego czasu termin „Wielka Anomalia Zasolenia” był stosowany do kolejnych wystąpień tego samego zjawiska, w tym Wielkiej Anomalii Zasolenia z lat 80. i Wielkiej Anomalii Zasolenia z lat 90. XX wieku. Wielkie anomalie zasolenia były zdarzeniami adwekcyjnymi, rozprzestrzeniającymi się na różne baseny morskie i obszary północnego Atlantyku , i mają skalę dekadową dla anomalii w latach 70., 80. i 90. XX wieku.

Występowanie anomalii zasolenia

Schemat przybliżonej propagacji minimów GSA w latach 70. XX wieku z podaniem przybliżonych dat.

Schemat przybliżonej propagacji minimów GSA w latach 80. z podaniem przybliżonych dat.

Wielkie anomalie zasolenia z lat 70. i 80. XX wieku były dobrze udokumentowanymi zdarzeniami w skali dekady, podczas których minima zasolenia ( i temperatury ) obserwowano kolejno w różnych basenach wokół północnego Atlantyku Północnego . Fakt, że anomalię obserwowano w różnych basenach po sobie, wskazuje, że było to zdarzenie adwekcyjne, spowodowane ruchem świeżej (i zimnej) anomalii wzdłuż głównych prądów oceanicznych. subpolarnego wiru Atlantyku od jego początków w północno-wschodniej Islandii od połowy do późnych lat 60. XX wieku, aż do powrotu na Morze Grenlandzkie w latach 1981–82. GSA z lat 80. rozpoczęło się wraz z pojawieniem się anomalii przez Prąd Zachodniej Grenlandii w 1982 r. i zakończyło się z powrotem na wodach północnej Islandii w latach 1989–90.

Jak mierzy się zasolenie

Zasolenie jest miarą „słonej” wody lub ilości rozpuszczonej materii w wodzie morskiej. Mierzy się to przepuszczając wodę morską przez bardzo drobny filtr w celu usunięcia cząstek stałych. W przeszłości mierzono to za pomocą filtra z włókna szklanego o nominalnej wielkości porów 0,45 ${\ displaystyle \ mu m}$ . Jednak ostatnio stosuje się coraz mniejsze pory.

Zasolenie jest trudne do bezpośredniego zmierzenia, ponieważ materia rozpuszczona w wodzie morskiej jest skomplikowaną mieszaniną praktycznie każdego znanego pierwiastka i niemożliwe jest zmierzenie pełnego składu każdej próbki wody. Pierwotnie chlor (miara zawartości chlorków masowych w wodzie morskiej) mierzono i przekształcano w zasolenie za pomocą prostej funkcji liniowej. Od wczesnych lat 80. wartość obliczana jako zasolenie jest w rzeczywistości zasoleniem praktycznym, które jest przybliżeniem prawdziwego zasolenia. Nowy standard wody morskiej TEOS-10 zdefiniował lepszą miarę zasolenia stosowaną od 2010 roku, nazwaną Absolute Salinity. Mierzy się to, najpierw mierząc przewodność elektryczną , temperaturę i ciśnienie paczki wody. Na przewodnictwo elektryczne próbki wody ma wpływ stężenie i skład rozpuszczonych soli, ponieważ sole zwiększają zdolność roztworu do przewodzenia prądu elektrycznego.

W przypadku GSA różnica w zasoleniu w porównaniu z zasoleniem referencyjnym jest wykorzystywana do identyfikacji anomalii, a zasolenie jest mierzone przy użyciu praktycznych wartości zasolenia, które nie mają jednostek.

Powoduje

Schemat przedstawiający przyczyny GSA z lat 70. Cieńsza linia wskazuje słabszą przyczynę niż grubsza linia.

Na północnym Atlantyku wysokie zasolenie górnych wód płynących na północ prowadzi do powstawania głębokich, zimnych i gęstych wód na dużych szerokościach geograficznych. Jest to istotny czynnik napędzający południkowe krążenie wywracające (MOC). Zwiększenie dopływu słodkiej wody (która jest mniej gęsta niż woda bardziej słona) obniża zasolenie górnych warstw, prowadząc do zimnej, świeżej, lekkiej górnej warstwy po ochłodzeniu przez atmosferę. Z kolei ten głęboki motor napędzający MOC jest osłabiany, co z kolei osłabia MOC.

Zaobserwowane GSA mogą mieć różne przyczyny. W przypadku anomalii z późnych lat sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX wieku główną przyczyną anomalii był puls lodu słodkowodnego i morskiego, który przybył z Oceanu Arktycznego przez Cieśninę Fram . Badania pokazują, że pośrednią przyczyną tego pulsu są nienormalnie silne wiatry północne nad Morzem Grenlandzkim , co przyniosło na Islandię więcej zimnej i świeżej wody polarnej, co z kolei było spowodowane komórką anomalii wysokiego ciśnienia nad Grenlandią w latach 60. Jest to znane jako odległa przyczyna GSA. Jednak lokalne warunki, takie jak zimna pogoda, są również ważne dla zachowania GSA, aby zapobiec wymieszaniu anomalii i umożliwieniu jej rozprzestrzeniania się, tak jak zrobił to GSA z lat 70.

Jeśli chodzi o anomalię z lat 80., przyczyna jest prawdopodobnie bardziej lokalna. Ten GSA był prawdopodobnie spowodowany wyjątkowo surowymi zimami na początku lat 80. na Morzu Labradorskim i Morzu Baffina . Jednak, podobnie jak w przypadku wcześniejszego GSA, istnieje również aspekt odległy - GSA został prawdopodobnie uzupełniony odpływem arktycznej słodkiej wody.

Potencjalne konsekwencje

Możliwe, że Wielka Anomalia Zasolenia w latach 60. XX wieku wpłynęła na wzór konwekcji i południkową cyrkulację wywracającą Atlantyku (AMOC). AMOC to duży system prądów oceanicznych, które przenoszą ciepłą wodę z tropików na północ do północnego Atlantyku. Mierzy się to, obliczając różnicę temperatur powierzchni morza między średnimi na półkuli północnej i południowej, która jest używana jako wskaźnik zastępczy dla zmian AMOC. W latach 1967–1972 różnica ta spadła o 0,39, co wskazuje na chłodniejszy stan AMOC. Ta nagła zmiana wskazuje, że AMOC był w słabszym stanie, a powrót do cieplejszego stanu nastąpił pod koniec lat 80.

Słabszy AMOC prowadzi do mniejszego transportu ciepła na północ, co prowadzi do ochłodzenia na półkuli północnej i ocieplenia na półkuli południowej. W skali globalnej doprowadziłoby to w dłuższej perspektywie do nieznacznego ochłodzenia średniej globalnej temperatury powierzchni. Słabszy AMOC może również zmniejszyć opady w regionach, w których występuje ochłodzenie, ze względu na zmniejszone parowanie z oceanu do atmosfery. Co więcej, osłabiony stan AMOC spowolniłby tempo przyszłej utraty lodu morskiego w Arktyce, co jest zgodne z ochłodzeniem, jakie spowodowałoby na półkuli północnej.

Dalsze badania

Ostatnie badania (2017) sugerują potencjalne załamanie się konwekcji subpolarnej Północnego Atlantyku (SPG), powodujące szybkie ochłodzenie Północnego Atlantyku, i oceniają spowolnienie lub zamknięcie AMOC .

Ostatnie anomalie

Od lat 2012-2016 zaobserwowano największą i najszybszą zmianę zasolenia od czasu GSA. Jednak ten „odświeżający sygnał” ogranicza się do islandzkiego basenu, Rockall Trough i poniżej południowego Morza Norweskiego – nie ma podobnego sygnału na Morzu Labradorskim , jak w przypadku poprzednich GSA. Dzieje się tak, ponieważ wcześniejsze GSA były spowodowane dodaniem słodkiej wody przez Cieśninę Fram , przy czym wzór wiatru rozprzestrzeniał tę słodką wodę nad Morzem Labradorskim. W przypadku tej niedawnej anomalii procesy, które ją napędzały, były inne.