Yayınlanan bir çalışma Doğa İklim Değişikliği Güney Kore’deki Pusan Ulusal Üniversitesi’ndeki IBS İklim Fiziği Merkezi’nden (ICCP) uluslararası bir bilim adamları ekibi tarafından yapılan araştırma, okyanus türbülansının ve “yatay karıştırma” olarak bilinen bir sürecin, insan kaynaklı küresel ısınma ve azalan deniz buzu örtüsü nedeniyle Arktik ve Güney Okyanuslarında çarpıcı biçimde artacağına dair yeni kanıtlar sunuyor.
Karıştırma, bir sıvıyı ince çizgiler halinde gererek çalışır, bu da sonunda türbülans yaratılmasına yardımcı olur ve su özelliklerinin karışmasına katkıda bulunur. Okyanusta, rüzgarların ve diğer enerji kaynaklarının etkisiyle deniz suyunun benzer bir karıştırma süreci meydana gelir. Onlarca ila yüzlerce kilometrelik ölçeklerde yatay olarak meydana geldiğinde buna orta ölçekli yatay karıştırma (MHS) adı verilir.
MHS, ısıyı ve besin maddelerini taşır ve yeniden dağıtır, böylece planktonun üst okyanustaki dağılımını belirler. Dahası, yakındaki sıvı parsellerinin zaman içinde gerilmesi, dönmesi ve mekansal olarak ayrılması, balık yumurtalarının ve larvalarının ve aynı zamanda mikroplastikler gibi kirleticilerin dağılımını da kontrol eder.
Kutup bölgelerinin uzaklığı nedeniyle, küresel ısınmanın küçük ölçekli okyanus akıntıları ve deniz ekosistemleri üzerindeki etkisini gemi tabanlı gözlemler ve uydu verileri kullanarak incelemek zor olmaya devam ediyor.
Bunun yerine, iklim bilimcileri büyük ölçüde iklim bilgisayar modellerine güvendiler. Bununla birlikte, bu tür modellerin mevcut nesli, MHS ile ilgili küçük ölçekli okyanus süreçlerini ve türbülans ve yatay karışım üretimini çözecek mekansal çözünürlükten yoksundur.
Bu eksikliğin üstesinden gelmek için Güney Koreli araştırma ekibi, Daejeon’daki Temel Bilim Enstitüsü’ndeki Aleph süper bilgisayarında Topluluk Dünya Sistemi Modeli sürüm 1.2.2 (CESM-UHR) ile gerçekleştirilen ultra yüksek çözünürlüklü simülasyonların sonuçlarını analiz etti. Bu tam bağlantılı model, atmosfer için 0,25° ve okyanus için 0,1° yatay çözünürlük kullanarak atmosfer, deniz buzu ve okyanus bileşenlerini iklim sistemi içindeki etkileşimlerini gerçekçi bir şekilde temsil edecek şekilde entegre eder.
Ekip günümüz (PD), CO kapsamındaki simülasyonlara odaklandı.2 iki katına çıkma (2 x CO2) ve dört katına (4 x CO2) MHS’nin insan kaynaklı ısınmaya nasıl tepki verdiğini araştırmak için koşullar.
Araştırma ekibi, sıvıların uzun filaman benzeri yapılar halinde gerilmesini karakterize etmek için, komşu sıvı parsellerinin orta ölçekli okyanus girdapları (onlarca ila yüzlerce kilometre ölçeğinde dönen akımlar), kıvrımlı akışlar ve okyanus cepheleri nedeniyle zaman içinde ne kadar hızlı ayrıldığını izleyen sonlu boyutlu Lyapunov üstelleri (FSLE) olarak bilinen bir teknik kullandı.
10 yıllık simülasyondan elde edilen günlük verileri kullanan, hesaplama açısından zorlu FSLE hesaplamaları, Arktik Okyanusu boyunca ve Antarktika kıyı bölgesi boyunca MHS’nin gelecekte belirgin bir yoğunlaşmasını göstermektedir; bu, öncelikle ısınan bir dünyada deniz buzundaki dramatik düşüşe atfedilebilir. Araştırmacılar, deniz buzu kaybını artan MHS’ye bağlayan mekanizmaların iki bölge arasında farklılık gösterdiğini buldu.
Arktik Okyanusu’nda deniz buzunun kaybolması okyanusa mekanik enerji girişini artırır. Deniz buzu tarafından kesintiye uğramayan saat yönündeki bir rüzgar zorlaması, hem ortalama okyanus akışını güçlendirebilir hem de üst okyanus girdaplarının oluşumunu arttırabilir ve sonuçta MHS’nin ve türbülansın yoğunlaşmasına yol açabilir.
Buna karşılık, Antarktika kıyı bölgesinde, Antarktika çevresinde MHS’nin gelecekte öngörülen güçlenmesi, kuzey-güney yoğunluk gradyanını artıran deniz buzunun azalması nedeniyle kıyıya yakın tazelenmeden kaynaklanmaktadır. Bu da Antarktika Eğim Akıntısı gibi ortalama okyanus akıntılarını güçlendirerek girdap aktivitesini ve MHS’yi artırıyor.
MHS’nin bu şekilde yoğunlaşmasının okyanus ekosistemlerinde ve deniz kirleticilerinin dağılımında büyük değişikliklere yol açmasının beklendiği göz önüne alındığında, acilen daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
ICCP ve Pusan Ulusal Üniversitesi’nde doktora araştırmacısı olan baş yazar Yi Gyuseok, “Çevresindeki kıtalarla çevrelenen Arktik Okyanusu ile kıtanın okyanusla çevrelendiği Güney Okyanusu arasındaki karşıtlık, okyanusun hareketlenmesi için farklı fiziksel koşullar yaratıyor. Ancak ısınma altında okyanusun hareketlenmesinin sonucu oldukça benzer” dedi.
ICCP’den ve çalışmanın ortak yazarlarından Prof. Lee June-Yi, “Yatay karıştırma, balık larvalarının okyanus boyunca taşınması için çok önemli bir faktördür. Orta değerlerde, bu süreç popülasyonları ve habitatları coğrafi olarak birbirine bağlayarak genetik değişimlerini artırır. Ancak gelecekte karıştırmanın artması durumunda, larvalar hayatta kalamayacakları uygun olmayan alanlara taşınabilir” diyor.
Yazarın ana bulgularının ekolojik sonuçlarını anlamak, plankton ve balıkların bilgisayar modelleri de dahil olmak üzere, yüksek uzaysal çözünürlükte ek Dünya sistemi modelleme deneylerini gerektirir.
Araştırmanın ortak yazarı ve ICCP Direktörü Prof. Axel Timmermann, “Şu anda, Güney Kore’deki IBS İklim Fiziği Merkezi’nde, iklim ve yaşam arasındaki etkileşimleri daha iyi bütünleştiren yeni nesil Dünya sistemi modelleri geliştiriyoruz. Bu, kutup ekosistemlerinin küresel ısınmaya nasıl tepki verdiğine dair anlayışımızı derinleştirecek” dedi.
