งานวิจัยใหม่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดใหม่ว่าโพลีเนียสหรือหลุมขนาดใหญ่ในน้ำแข็งทะเลก่อตัวขึ้นได้อย่างไร
ไม่กี่ปีที่ผ่านมา หลุมขนาดยักษ์ได้เปิดขึ้นในทะเลน้ำแข็งแอนตาร์กติก ซึ่งได้รับความสนใจจากทั่วโลก ตั้งแต่ปี 1970 เป็นต้นมา ช่องว่างดังกล่าวไม่ได้ปรากฏขึ้นในน้ำแข็งกลางมหาสมุทรของทะเลเวดเดลล์
นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นในงานวิจัยก่อนหน้านี้ว่ากระบวนการในมหาสมุทรและพายุไซโคลนมีส่วนทำให้เกิดหลุมที่เรียกว่าโพลีนยา แต่การศึกษาล่าสุดได้เปิดเผยปริศนาชิ้นใหม่: แม่น้ำในชั้นบรรยากาศ
polynyas ส่วนใหญ่ในมหาสมุทรใต้เกิดขึ้นตามชายฝั่งของแอนตาร์กติกา เขตปลอดน้ำแข็งชั่วคราวเหล่านี้เป็นแหล่งอาศัยของนกเพนกวิน แมวน้ำ และสัตว์ป่าแอนตาร์กติกอื่นๆ อย่างไรก็ตาม Weddell polynya ก่อตัวขึ้นไกลจากฝั่งมาก
แม้ว่าพวกมันจะเป็นเพียงรูขนาดใหญ่ในน้ำแข็ง แต่โพลิเนียสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศในระดับภูมิภาคและระดับโลกได้ การศึกษากล่าวว่าการทำความเข้าใจปัจจัยที่นำไปสู่การสร้างพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งโพลีนยาในมหาสมุทรเปิดที่ผิดปกติ เช่น เวดเดลล์โพลีนยาขนาดใหญ่ สามารถนำไปสู่การทำนายพฤติกรรมของพวกมันในสภาพอากาศที่ร้อนขึ้นได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
ในงานก่อนหน้าของเธอ ไดอานา ฟรานซิส ผู้เขียนนำ นักวิทยาศาสตร์บรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยคาลิฟาในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ พบว่าพายุไซโคลนมีบทบาทในการสร้างโพลีนยา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพายุเหล่านี้เกิดขึ้นค่อนข้างบ่อยและไม่ได้ส่งผลให้เกิดช่องเปิดขนาดใหญ่ในน้ำแข็งเสมอไป เธอจึงยังคงค้นหาผู้มีส่วนร่วมรายอื่นต่อไป นั่นคือตอนที่เธอลงจอดบนแม่น้ำในชั้นบรรยากาศ
แม่น้ำบรรยากาศเป็นลำธารสายยาวในบรรยากาศที่พัดพาความชื้นจากเขตร้อนไปยังขั้วโลกเหนือและใต้ มีความกว้างหลายร้อยกิโลเมตร ยาวหลายพันกิโลเมตร และมีไอน้ำมากกว่าแม่น้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก ฟรานซิสและเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่าพวกเขาหลายชุดข้ามทะเลเวดเดลล์ในวันก่อนและหลังโพลีนยาขนาดมหึมาเปิดในปี 2560 พวกเขาบรรทุกไอน้ำในปริมาณที่มากเป็นพิเศษ—ตัวมันเองเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ—ซึ่งทำให้น้ำแข็งในทะเลอุ่นขึ้นและทำให้น้ำแข็งอ่อนลงและ ช่วยทวีความรุนแรงของไซโคลนที่ตามมา ฟรานซิสกล่าวว่าแม่น้ำในชั้นบรรยากาศยังนำหิมะอุ่นจำนวนมากซึ่งน่าจะทำให้การละลายดีขึ้น
เมื่อมองย้อนกลับไปที่เหตุการณ์ทางประวัติศาสตร์ ฟรานซิสและทีมของเธอพบว่าแม่น้ำในชั้นบรรยากาศยังเกี่ยวข้องกับโพลีนยาขนาดใหญ่แห่งสุดท้ายในทะเลเวดเดลล์ในปี พ.ศ. 2516-2517 และกับหลุมขนาดเล็กอีกแห่งในปี พ.ศ. 2559
Sarah Gille นักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศและนักสมุทรศาสตร์เชิงกายภาพที่สถาบันสมุทรศาสตร์ Scripps แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ เรียกการศึกษาของฟรานซิสว่า “การเปลี่ยนแปลง”
“เรามักจะคิดว่ามหาสมุทรเป็นตัวขับเคลื่อนที่แท้จริงของ [การก่อตัวของโพลีนยา] เอกสารนี้ชี้ให้เห็นถึงชุดของกระบวนการที่ซับซ้อนกว่านี้มาก ซึ่งอาจทำให้มหาสมุทรมีสภาพเดิมก่อนและทำให้เกิดโพลิเนียได้” เธอกล่าว
สภาพบรรยากาศอาจทำให้กระบวนการในมหาสมุทรที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโพลีนยาดีขึ้น ยกตัวอย่างเช่น หิมะที่ปกคลุมจากแม่น้ำในชั้นบรรยากาศอาจทำหน้าที่เป็นฉนวน กักเก็บความร้อนจากมหาสมุทรและขยายน้ำแข็งที่ละลายจากด้านล่าง Ethan Campbell นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก University of Washington ผู้ศึกษา Weddell อธิบาย โพลีเนีย
ความหายากของ polynyas ในมหาสมุทรเปิดหมายความว่าไม่มีข้อมูลมากนักที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าพวกมันมีความสำคัญต่อสัตว์ทะเลหรือไม่ เช่นเดียวกับ polynyas ที่อยู่ใกล้ชายฝั่ง Mia Wege นักนิเวศวิทยาสัตว์นักล่าทางทะเลแห่งมหาวิทยาลัยพริทอเรียแห่งแอฟริกาใต้กล่าว
สัตว์ทะเลซึ่งมีระยะเวลาหนึ่งในการให้อาหารและสร้างมวลร่างกายสำหรับฤดูผสมพันธุ์ มีแนวโน้มที่จะกลับมายังพื้นที่หาอาหารเดิมซ้ำแล้วซ้ำอีก Wege กล่าว
เธอไม่คาดคิดว่าโพลีนยาตัวใหม่จะดึงดูดผู้ล่าจำนวนมากมายังพื้นที่ในทันใด แต่ถ้ามันเริ่มเปิดอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ในที่สุดสัตว์ทะเลอาจเรียนรู้ว่ามีจุดใหม่ในการหาอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูใบไม้ผลิที่ให้ผลผลิตมากขึ้น Wege กล่าว
Marilyn Raphael นักภูมิศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลีส กล่าวว่าเธอสนใจว่าการวิจัยเพิ่มเติมอาจเปิดเผยอะไรเกี่ยวกับบทบาทของแม่น้ำในบรรยากาศที่มีต่อความแปรปรวนของน้ำแข็งในทะเลแอนตาร์กติกในวงกว้างมากขึ้น
การเปลี่ยนแปลงของน้ำแข็งในทะเลอาจมีผลกระทบต่อสภาพอากาศโลก และงานวิจัยก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศคาดว่าจะทำให้แม่น้ำในชั้นบรรยากาศแข็งแกร่งขึ้นและพบได้ทั่วไปมากขึ้น
“ระบบน้ำแข็งในทะเลแอนตาร์กติกนั้นซับซ้อนมาก และมีหลายสิ่งหลายอย่างที่มีอิทธิพลต่อการเติบโต ความก้าวหน้า และการถอยของมัน” ราฟาเอลกล่าว “ข้อมูลใดๆ ก็ตามที่จะช่วยอธิบายสิ่งที่เราเห็นจะได้รับการต้อนรับ”
