Nieuw record in menging van oppervlakte en diepzee water in de Irmingerzee met belangrijke gevolgen voor de circulatie in de Noord-Atlantische Oceaan

/ July 1, 2016/ IMAU

Onderzoekers Femke de Jong en Laura de Steur van het NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee hebben aangetoond dat de recente temperatuurontwikkeling in de Irmingerzee ten zuidoosten van Groenland grotendeels verklaard kan worden door de regionale interactie tussen de oceaan en de atmosfeer tijdens de extreem koude winter van 2014-15. Een door anderen geponeerde vermindering van de vorming van Noord-Atlantisch diepwater door verzoeting van de oppervlaktelaag onder invloed van het afsmelten van de Groenlandse IJskap speelt dus nog geen belangrijke rol. Het artikel is geaccepteerd en online verschenen in het tijdschrift ‘Geophysical Research Letters’.

Formatie van diep en koud water is een belangrijk proces in de grootschalige oceaancirculatie. Wanneer de winters op hoge breedtegraden (rondom zuid Groenland op circa 60°N) koud genoeg zijn, kan het warme, zoute oppervlaktewater van de Atlantische Oceaan zover afgekoeld worden dat het een grotere dichtheid krijgt, zwaarder wordt en mengt met het onderliggende (diepe) water. Dit proces wordt in vaktermen diepe convectie genoemd. Dit vormt de schakel tussen de warme noordwaartse stroming aan het zeeoppervlak en de zuidwaartse stroming van koud water langs de bodem. Deze keten van zeestromingen wordt in zijn geheel ook wel de Atlantische omwentelingscirculatie (‘overturning’) genoemd. Het transport van warm water naar het noorden door deze circulatie zorgt onder andere voor ons gematigde klimaat in noordwest Europa.

NIOZ

De meetinstrumenten van de verankering werden aan boord van de Pelagia gehesen, nagekeken en weer weggezet. Foto Laura de Steur (NIOZ).

Klimaatmodellen
In simulaties van klimaatmodellen is de sterkte van de diepwaterformatie ten zuiden van Groenland gerelateerd aan de sterkte van de omwentelingscirculatie. Sommige modellen voorspellen dat de vorming van diep water in de toekomst af zal nemen door een toename van zoet smeltwater van de Groenlandse IJskap dat de Noord Atlantische Oceaan instroomt. Dit zoete water is lichter dan zeewater en dat vormt een barrière voor de formatie van diep water. Terwijl de rest van de aarde opwarmt door het broeikaseffect, zou de Atlantische Oceaan rond Groenland dan juist kunnen afkoelen.

Metingen
In waarnemingen van temperatuur van het aard- en zeeoppervlak in 2015 en 2016 lijkt zich een dergelijk patroon te vormen. Op het grootste deel van het aardoppervlak is het warmer dan normaal door de globale temperatuurstijging door het broeikaseffect maar het gebied ten zuidoosten van Groenland is juist sterk afgekoeld. Dit heeft tot de speculatie geleid dat de diepwaterformatie mogelijk al afgezwakt is door de recentelijke toename van smeltwater van Groenland.

Diepzee verankering
Twee NIOZ-onderzoekers, Femke de Jong en Laura de Steur, laten nu zien dat de temperatuurontwikkeling in de Irmingerzee grotendeels verklaard kan worden door de regionale interactie tussen de oceaan en de atmosfeer. Een diepzee verankering met meetinstrumenten die al in 2003 door het NIOZ in de Irmingerzee werd neergelaten, werd in 2015 bezocht met het NIOZ-onderzoekschip ‘Pelagia’. De uitgelezen data tonen aan dat daar de formatie van diepwater door convectie de laatste jaren juist sterk is toegenomen. In de winter van 2014-2015 heeft deze verankering daar zelfs de sterkste diepwaterformatie ooit geregistreerd; het oppervlaktewater mengde tot op een diepte van 1400m. Dit werd veroorzaakt door de uitzonderlijk koude en lange winter van 2014-2015. Hierdoor koelde het oppervlaktewater extreem af, waardoor het zwaarder werd en naar beneden zonk. Een videoverslag van de vaartocht is te vinden op YouTube

Inbedding in internationale projecten
De NIOZ-metingen in de Irmingerzee worden medegefinancierd door het North Atlantic CLIMate (NACLIM) project van de Europese Unie en maken deel uit van een internationaal project genaamd OSNAP (Overturning in the Subpolar North Atlantic Program). Dit project heeft als doel om de omwentelingscirculatie en warmtetransport op hogere breedtegraden continu te meten om de relatie tussen de grootschalige circulatie in de Atlantische Oceaan, diepwaterformatie en windforcering te bepalen. Op 26 juli gaat de derde onderzoeksexpeditie van OSNAP naar de Irmingerzee van start, dit keer met het Britse onderzoeksschip Discovery. Tijdens deze vaartocht zullen weer NIOZ diepzee verankeringen opgehaald worden, een servicebeurt krijgen en weer weggezet worden voor een periode van twee jaar. Deze expeditie zal zijn te volgen via een blog op www.o-snap.org.

niozfiguur

Een schets van de complete OSNAP-instrumentatie -en de NIOZ-bijdrage daarin- die de omwentelingscirculatie in de Noord Atlantische Oceaan meet.. Rood: warme oppervlaktestroom. Blauw: koude diepzeestroom. (© Penny Holliday, National Oceanography Centre, Southampton).

Artikel
de Jong, M. F., and L.de Steur (2016),Strong winter cooling over the Irminger Sea in winter 2014-2015, exceptional deep convection, and the emergence of anomalously low SST. Geophys. Res. Lett., 42, doi:10.1002/2016GL069596.