Lubang besar di kantong es musim dingin Antartika telah muncul secara sporadis sejak tahun 1970-an, tetapi alasan pembentukannya sebagian besar misterius.
Para ilmuwan, dengan bantuan robot apung dan anjing laut yang dilengkapi dengan teknologi, sekarang mungkin memiliki jawabannya: Apa yang disebut polynyas (bahasa Rusia untuk "air terbuka") tampaknya merupakan hasil dari badai dan garam, demikian temuan penelitian baru.
Polynyas telah mendapatkan banyak perhatian belakangan ini karena dua yang sangat besar dibuka di Laut Weddell pada 2016 dan 2017; dalam acara terakhir, perairan terbuka membentang lebih dari 115.097 mil persegi (298.100 kilometer persegi), menurut sebuah artikel yang diterbitkan pada bulan April di jurnal Geophysical Research Letters.
Sekarang, pandangan paling komprehensif tentang kondisi lautan selama pembentukan polynya menunjukkan bahwa bentangan air terbuka ini tumbuh karena variasi iklim skala waktu pendek dan terutama cuaca buruk. Polias juga melepaskan banyak panas laut dalam ke atmosfer, dengan konsekuensi bahwa para ilmuwan masih bekerja.
"Ini dapat mengubah pola cuaca di sekitar Antartika," kata pemimpin studi Ethan Campbell, seorang mahasiswa doktoral dalam ilmu kelautan di University of Washington, kepada Live Science. "Mungkin lebih jauh."
Mengamati lautan terbuka
Para peneliti sudah menduga bahwa badai memiliki beberapa peran dalam penciptaan polynyas dalam beberapa tahun terakhir. Sebuah makalah yang diterbitkan pada bulan April oleh para ilmuwan atmosfer dalam Journal of Geophysical Research: Atmospheres menunjuk pada badai yang sangat ganas dengan kecepatan angin hingga 72 mil per jam (117 kilometer per jam) pada tahun 2017.
Tetapi meskipun badai musim dingin 2016 dan 2017 ekstrem, lautan badai adalah norma di musim dingin Antartika, kata Campbell.
"Jika itu hanya badai, kita akan melihat polynyas sepanjang waktu, tetapi kita tidak," katanya. Sebaliknya, polynyas besar relatif jarang. Ada tiga yang besar pada tahun 1974, 1975 dan 1976, tetapi tidak ada yang signifikan lagi sampai 2016.
Campbell dan timnya mengambil data dari dua robot, ukuran manusia yang mengapung di Laut Weddell oleh National Ocean Carbon and Climate Observation and Modeling Project (SOCCOM) yang didanai oleh National Science. Mengapung melayang di arus sekitar satu mil di bawah permukaan laut, kata Campbell, mengumpulkan data tentang suhu air, salinitas, dan kandungan karbon.
Untuk tujuan perbandingan, para peneliti juga menggunakan pengamatan sepanjang tahun dari kapal penelitian Antartika dan bahkan segel ilmiah - pinniped liar yang dilengkapi dengan instrumen kecil untuk mengumpulkan data lautan saat hewan melakukan perjalanan seperti biasa.
Lautan badai
Secara keseluruhan, pengamatan ini menjelaskan kisah lengkap polynyas 2016 dan 2017. Bahan pertama, kata Campbell, adalah bagian dari pola iklim yang disebut Southern Annular Mode, versi kutub dari El Niño. Cambell mengatakan bahwa variasi iklim reguler yang dapat membawa angin lebih jauh dari pantai Antartika, dalam hal ini mereka menjadi lebih lemah, atau lebih dekat ke pantai, menjadi lebih kuat. Ketika variabilitas menggeser angin lebih dekat dan lebih kuat, itu menciptakan lebih banyak upwelling air asin hangat dari jauh di Laut Weddell ke permukaan laut yang lebih dingin dan lebih segar.
Pola iklim ini dan upwelling berikutnya membuat permukaan laut menjadi salin luar biasa pada tahun 2016, kata Campbell, yang pada gilirannya, membuatnya lebih mudah bagi air laut untuk bercampur secara vertikal. Biasanya, perbedaan salinitas membuat lapisan laut terpisah, sama seperti minyak yang kurang padat mengapung di atas air dan menolak untuk bercampur. Tapi karena permukaan lautnya asin luar biasa, ada sedikit perbedaan antara permukaan dan perairan yang lebih dalam.
"Lautan luar biasa asin di permukaan, dan itu membuat penghalang untuk pencampuran jauh lebih lemah," kata Campbell.
Sekarang semua yang dibutuhkan laut hanyalah sedikit kehebohan. Dan musim dingin tahun 2016 dan 2017 menyediakan sendok. Badai besar menciptakan angin dan gelombang yang mencampur air secara vertikal, memunculkan air hangat dari dasar laut yang melelehkan es laut.
Efek dari polynyas yang terbentuk masih agak misterius. Para peneliti menemukan bahwa bagian dalam samudra di bawah mereka mendingin sebesar 0,36 derajat Fahrenheit (0,2 derajat Celsius). Panas yang dilepaskan itu mungkin mengubah pola cuaca lokal dan bahkan mengubah angin secara global, kata Campbell.
Lebih memprihatinkan, katanya, adalah bahwa air laut dalam yang terpapar ke atmosfer selama polynya berpotensi kaya karbon. Perairan Antartika yang dalam adalah kuburan bagi kehidupan laut, yang melepaskan karbon saat membusuk. Jika karbon itu memasuki atmosfer melalui polynyas, bukaan air terbuka ini bisa berkontribusi sedikit terhadap perubahan iklim, kata Campbell.
Apakah polynyas melakukan itu masih ada di udara, kata Campbell, tetapi studi baru harus membantu para ilmuwan menjabarkan lebih detail dari perubahan iklim Antartika. Model Antartika saat ini tampaknya memprediksi lebih banyak polynyas daripada yang sebenarnya ada, kata Campbell. Sekarang, pemodel iklim akan memiliki lebih banyak data untuk meningkatkan prediksi tersebut, menciptakan Antartika virtual yang lebih baik untuk memahami perubahan iklim.
Penelitian ini muncul 10 Juni di jurnal Nature.
