Antarktika, Güney Okyanusu’nun bir parçası olarak kıtayı çevreleyen bir akıntıya sahiptir. Bu akıntı, Antarktika Kutup Çevresi (Circumpolar) Akımı olarak adlandırılır. Güney Yarım Küre’nin yaz aylarında batı rüzgârları güçlendiğinde, akıntının güneyindeki suların daha hızlı bir şekilde asitlenmesi, sadece atmosferdeki karbondioksitle açıklanır. Akımın kuzeyinde ise, aksi yönde örüntüler gözlenir.
Neden böyle oluyor ve bu neden önemli?
Delaware Üniversitesi’nden Profesör Wei-Jun Cai ile ekibi, Nature Communications’da bu soruları ele alan bir makale yazdı.
Araştırmacılar, bu etkilerin, batı rüzgârlarının yol açtığı süreçlerin birleşiminden kaynaklandığını söylüyor – Tazmanya’nın güneyinden gelen yirmi yıllık gözlemlere dayalı veriler sonucu ortaya atılan bir teori.
Okyanus asitlenmesini kontrol eden faktörlerin anlaşılması, okyanusun değişen kimyasının deniz organizmaları ve ekosistemler üzerindeki etkisinin öngörülmesi nedeniyle önemlidir. Antarktika Okyanusu olarak da bilinen Güney Okyanusu, iklim mekanizmasının önemli bir bileşenidir. Bu okyanus geniş bir atmosfer karbondioksiti depolama kapasitesine sahip olduğundan, bu mekanizmaların incelemesi için önemli bir yerdir.
Veriye dayalı sonuçlar, tahmin modelleri için önemlidir
Dördüncü en büyük okyanus olan Güney Okyanusu, düşük bir pH ve doyma özelliğine sahiptir. Bu durum, deniz organizmalarının kabuklarını oluşturmak için ihtiyaç duydukları bir karbonat minerali olan aragonit için verimli bir ortam sunar. Okyanusun bu özelliğinin, ortalama sıcaklıklarının -2 ila 7 santigrat derece olmasından (yaklaşık 28 ila 45 Fahrenheit) ve su sütunu boyunca güçlü dikey karışmadan kaynaklandığı düşünülmektedir.
Bu düşük sıcaklıklar ve derin karışma nedeniyle suyun yüzeyinde emilen karbondioksit, çok büyük sıcaklık farklılıklarının yüzey suyunun ve derin okyanusun karışmasını önlediği düşük enlem okyanuslarının aksine, Güney Okyanusu’nun derin bölgelerine hızla aktarılabilir ve depolanabilir.
Bununla birlikte, atmosferdeki karbondioksit seviyeleri artmaya devam ederken, Güney Okyanusu’ndaki yüzey sularının okyanus asitlenmesine karşı giderek daha savunmasız hale gelmesi beklenmektedir.
İnorganik karbon kimyası uzmanı ve Delaware Üniversitesi Dünya, Okyanus ve Çevre Fakültesi’nde öğretim üyesi olan Cai, “Güney Okyanusu, derin okyanusa açılan bir penceredir” diyor ve ekliyor: “Güney Okyanusu asitlenmesine ilişkin mekanizmaların daha iyi anlaşılması, okyanusun başka yerlerde de ne kadar atmosferik karbondioksit alabileceğine dair tahmin modellerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir.”
Güney Yarım Küre’deki atmosferin değiştiği ana yol, Güney Yıllık Mod (Southern Annual Mode) olarak bilinir. Bu mod bir uçtan diğerine değiştiğinde, basınç farkı, Antarktika etrafındaki batılı rüzgârların (veya jet akışının) kuzeye veya güneye kayışına neden olur. Havanın jet akımı güçlendiğinde (pozitif SAM eğilimi) Antarktika’ya doğru akar. Jet akımı zayıfladığında (negatif SAM eğilimi) kuzeye, ekvatora doğru genişler.
Araştırmacılar, Tazmanya’nın güneyindeki karbondioksitin 1991-2000 ve 2001-2011 yıllarında kaydedilen sürekli veri ölçümlerini kullanarak, batıdaki rüzgârların, okyanus asitlerinin oranlarını nasıl düzenlediğini araştırdılar. Araştırmacılar artan asitlenmeyi, batılı rüzgârların asidik suları yüksek enlemlerden ekvatora doğru ve alt yüzeylerden yüzeye doğru taşımasına bağladılar.
Cai, “Basınç farkı olduğunda, daha kuvvetli bir rüzgâr oluşur ve rüzgâr, yüzey okyanus akıntılarını bir noktadan diğerine taşıyarak, yüksek basınçtan alçak basınca geçirir. Fiziksel oşinografide buna rüzgârlı Ekman taşınımı denir” diyor.
Batılı rüzgârlar azaldığında, sonuç tersi olur ve daha az asidik yüzey suyu Güney Kutbu’na aktarılır. Cai, “Bunu Chesapeake Körfezi, Meksika Körfezi veya Güney Okyanusu’nda çalışsak da, çalışma alanına başka bir karbondioksit veya asitli su kaynağının gelmesinin nedeni aynıdır. Ancak, konuma bağlı olarak, bu mekanizma farklı şekilde ortaya çıkabilir.” diye ekliyor.
Bu Güney Okyanusu karışımı, yaklaşık 300 ila 400 metre (yaklaşık 1000 ila 1.300 feet) derinliğe kadar uzanır. Bu karışım, Chesapeake Körfezi’nden ya da oksijen eksikliğinin suyun sadece 20 ila 50 metre derinliğine (54-164 feet) uzanabileceği Meksika Körfezi’nden çok daha derindir.
Teorik olarak, atmosferdeki karbondioksit arttıkça, okyanus karbondioksit seviyesi, yani okyanus asitlenmesi de artar. Ancak Cai, daha fazla karbondioksit içeren ve okyanus dolaşım örüntüleri veya okyanusun farklı katmanlarını karıştıran daha derin suların yükselmesinin, suyun pH ve karbonat doygunluk durumunun çok fazla değişmesine neden olabileceğini açıkladı. Cai, bu alanda birkaç yeni makale olmasına rağmen, bu duruma rüzgâr stresinin neden olduğunu doğrudan verilerle ilk kez kendi ekibinin ortaya çıkardığını söyledi. “Bu konuda pek çok tartışma var, ama yirmi yıllık veri bir araya getirildiğinde, okyanus dolaşım örüntülerinin okyanus asitlenmesini ciddi ölçüde etkilediğine dair tutarlı bir açıklama sağladı.” dedi.
Cai, “Güney Okyanusu, derin okyanusa doğru bu hızlı karışma nedeniyle, derin okyanus karbondioksit sinyalini ciddi ölçüde değiştiren bir alandır.” diyor. “Sonuç olarak rüzgâr hızı, suyun katmanlarının karışmasına ve dolaşım örüntülerini değiştirmesine neden olduğunda, küresel okyanus için önemli değişiklikler yapabilir. Bu durum, geniş ölçekte Atlantik Okyanusu da dâhil olmak üzere diğer alanları etkileyebilir.”
Kaynak:
“Oceans are changing”, Science Daily, 9 Ekim 2018. Özgün makale: Liang Xue, Wei-Jun Cai, Taro Takahashi, Libao Gao, Rik Wanninkhof, Meng Wei, Kuiping Li, Lin Feng, Weidong Yu. “Climatic modulation of surface acidification rates through summertime windforcing in the Southern Ocean”. Nature Communications, 2018; 9 (1).
