Vědci rozluštili záhadu: Úbytek ozonu ochladil Jižní oceán a ovlivnil mořský led

Jižní oceán byl dlouho považován za anomálii v globálním klimatickém systému. Zatímco většina povrchových oceánů planety se v reakci na rostoucí skleníkové plyny oteplovala, vody kolem Antarktidy vykazovaly v pozdním 20. a počátkem 21. století neočekávanou tendenci k ochlazování.

Jižní oceán byl dlouho považován za anomálii v globálním klimatickém systému. Zatímco většina povrchových oceánů planety se v reakci na rostoucí skleníkové plyny oteplovala, vody kolem Antarktidy vykazovaly v pozdním 20. a počátkem 21. století neočekávanou tendenci k ochlazování. Toto ochlazování se shodovalo s obdobím, kdy se antarktický mořský led krátce rozšiřoval, než začal jeho nedávný úbytek, což záhadu ještě prohloubilo.

Nová modelová studie, publikovaná v časopise Geophysical Research Letters, pomáhá část této hádanky objasnit. Vědci pomocí experimentů s klimatickými modely, zaměřených konkrétně na změny ve stratosférické ozonové vrstvě, ukázali, že úbytek ozonu nad Antarktidou, způsobený lidskou činností, pravděpodobně hrál významnou roli v ochlazování Jižního oceánu mezi lety 1982 a 2005. Zjištění naznačují, že změny vysoko v atmosféře mohou kaskádovitě ovlivňovat teploty oceánu a dokonce i mořský led kolem kontinentu.

Ozonová díra vznikla převážně kvůli chemikáliím vyrobeným člověkem a uvolněným ve 20. století. Ochlazuje spodní stratosféru, vrstvu atmosféry nad tou, kde se odehrává počasí, a mění teplotní rozdíl mezi polárními oblastmi a tropy. Tyto posuny v teplotě pomáhají měnit sílu a polohu silných západních větrů, které krouží kolem Antarktidy. Shouwei Li z Princetonské univerzity a jeho kolegové zjistili, že úbytek ozonu tyto větry posiluje a posouvá je blíže k pevnině. Tento posun se neomezuje pouze na atmosféru, ale zasahuje až k hladině oceánu, kde mění způsob, jakým vítr pohybuje mořskou vodou, a pomáhá vytvářet podmínky, které Jižní oceán ochlazují.

Když se tyto větry zesílí a posunou k pólu, mění také pohyb oceánu. Klíčovým procesem je takzvaný Ekmanův transport, při kterém jsou povrchové vody tlačeny větrem a jemně zakřiveny rotací Země. Na jižní polokouli to obvykle žene povrchovou vodu na sever, když západní větry zesílí. Studie ukazuje, že změny větru způsobené ozonem zesilují tento severní pohyb povrchové vody jižně od zhruba 46° jižní šířky. To odvádí studenou vodu od Antarktidy a šíří ji dále na sever, což přispívá k ochlazení velké části povrchu Jižního oceánu. Současně měnící se větry přetvářejí vzorce povrchových teplot, čímž posilují pohyb studené vody a zesilují chladicí efekt.

Ačkoliv jiné procesy mohou toto ochlazování částečně vyrovnávat, například změny ve výměně povrchového tepla s atmosférou, v tomto případě nebylo oteplování dostatečně silné, aby překonalo ochlazování způsobené větrem, které zůstalo dominantním efektem po celé studované období. Studie také zdůrazňuje pomalejší procesy probíhající pod smíšenou vrstvou oceánu. Když se větry zesílí, mohou zvýšit výstup hlubších vod k povrchu. V Jižním oceánu mohou být tyto hlubší vody relativně teplejší než povrch, což znamená, že tento proces může nakonec přispět spíše k oteplování než k ochlazování. Tento oteplující efekt se však jeví jako slabší a pomalejší než okamžité ochlazování způsobené větrem. Vědci popisují dvoufázovou reakci: počáteční, rychlé ochlazení způsobené horizontálním transportem studené vody, následované postupným a částečným oteplováním spojeným s vertikálním mícháním a výstupem vody.