חוקרים פענחו תהליך הגורם להיווצרות מערבולות של מים חמים, שמאיצות את המסת שכבת הקרח הימי בקרבת הקוטב הצפוני

התופעה מתרחשת כבר כמה עשרות שנים, בקצב הולך וגובר: מים חמים חודרים לאוקיינוס הארקטי ומאיימים להעלים את שכבת קרח הים הרב-שנתי המכסה את פני המים גם בחודשי הקיץ. מאז שנת 1979 הצטמצם השטח המכוסה קרח כמעט בחצי, ויש חוקרים שסבורים שהוא עלול להיעלם לגמרי בתוך פחות מ-15 שנה, עד שנת 2035.

לאובדן קרח הים עלולות להיות השלכות משמעותיות וקשות על יציבות האקלים העולמי, והחשש מהיעלמותו מושך חוקרים רבים לעסוק בנושא. אך למרות כל המאמצים, אנו יודעים עדיין מעט מאוד על התהליכים המשפיעים עליו. מחקר בינלאומי חדש, שהתפרסם בכתב העת Nature Communications, מרחיב כעת את ההבנה של אחד מהתהליכים הקשורים להיעלמות הקרח הימי, ומגלה כיצד זרמים חמים יוצרים "פצצות חום" מתחת לקרח.

צילום לוויין של הקרח הארקטי בנקודת המינימום שלו ב-2020, עם סימון, בקו צהוב, של שטח המינימום החציוני בשנים 1981 עד 2010 | NASA, NSIDC, Science Photo Library
מאז שנת 1979 הצטמצם השטח המכוסה קרח באוקיינוס הארקטי כמעט בחצי. צילום לוויין של הקרח הארקטי בנקודת המינימום שלו ב-2020, עם סימון, בקו צהוב, של שטח המינימום החציוני בשנים 1981 עד 2010 | NASA, NSIDC, Science Photo Library

אוקיינוס רב-שכבתי

ברוב האוקיינוסים בעולם טמפרטורת המים יורדת ככל שיורדים עמוק יותר, מכיוון שמים חמים צפופים פחות, וכך צפים מעל המים הקרים. אולם באוקיינוס הארקטי התפתח מבנה שכבתי הפוך ויוצא דופן, הנובע בחלקו מקרח הים, העשוי מים מתוקים, שמתפתח על פני האוקיינוס מדי חורף. במהלך הקיץ חלקו מפשיר ויוצר שכבה של מים מתוקים יחסית.

בדומה לטמפרטורה, גם מליחות המים משפיעה על צפיפותם, ומים מלוחים הם צפופים יותר. כך, המים המתוקים והקרירים שעל פני האוקיינוס הארקטי אינם מתערבבים כמעט עם המים המלוחים והצפופים יותר שמתחתם. אלה חודרים מהאוקיינוס האטלנטי והאוקיינוס השקט, שטמפרטורת המים בהם גבוהה יותר, ומערכת הזרמים האוקייניים העולמית מובילה אותם בהתמדה אל מעמקי האוקיינוס הארקטי.

תצפיות מראות כי במהלך שלושים השנים האחרונות, כמות החום האצורה בשכבת המים החודרת לאוקיינוס הארקטי מכיוון האוקיינוס השקט הוכפלה. במקביל חלה גם האצה בהיקף ההפשרה של קרח הים באזור המגע בין שני האוקיינוסים. אולם הבנה לא מספקת של מנגנוני הערבוב בין מי האוקיינוסים, ושל האופן שבו החום עובר משכבה אחת לאחרת, מקשים מאוד לחזות את השינוי הצפוי לחול בקצב הפשרת קרח הים. וללא תחזית אמינה של הפשרת הקרח, קשה גם להעריך איך תושפע מכך האקולוגיה של האזור הארקטי ושל העולם כולו.

כדי ללמוד יותר על המנגנונים האלה, ועל תהליכים אוקייניים נוספים, יצאה בשנת 2018 לאוקיינוס הארקטי משלחת מטעם משרד המחקר של צי ארצות הברית. הספינה ערכה מדידות רבות של טמפרטורת המים, מהירות זרימתם והרכבם בעומקים שונים. שילוב הממצאים האלה עם נתונים על טמפרטורת פני האוקיינוס שהתקבלו מלוויינים, שופך אור על תהליכי הערבול בין השכבות ועל מעבר החום ביניהן.

מחקר ששפך אור על תהליכי הערבול בין שכבות האוקיינוס ועל מעבר החום ביניהן. מצוף עם ציוד מחקרי ששימש במחקר | San Nguyen
מחקר ששפך אור על תהליכי הערבול בין שכבות האוקיינוס ועל מעבר החום ביניהן. מצוף עם ציוד מחקרי ששימש במחקר | San Nguyen

מערבולות חום

במחקר נמצא כי זרם המים החמים החודר מהאוקיינוס השקט גולש מתחת לשכבת המים המתוקים יחסית, וממשיך לאורך מאות קילומטרים אל עבר לב האוקיינוס הארקטי. ככל שהוא מתקדם, הזרם מתפצל בהדרגה ל"כיסים", כלומר מערבולות של מים חמים יחסית שיכולות להישאר בצמוד לפני האוקיינוס הקרים שמעליהן למשך חודשים רבים ואף למעלה מכך.

המגע הממושך בין מערבולות המים החמים, שהחוקרים מכנים "פצצות חום", למים הקרים שמעליהם, מאפשר לחום לעלות בהדרגה לעבר פני המים ולחמם את קרח הים. הממצאים האלה מסבירים את אחד המנגנונים שבאמצעותם העלייה בשטף החום החודר לאוקיינוס הארקטי מאיצה את תהליך הפשרת קרח הים. התובנות מהמחקר יוכלו לשפר את המודלים החישוביים המשמשים למחקר אקלימי ולחיזוי.

לצד הרחבת ההבנה על מנגנוני מעבר החום והמסת הקרח, הנתונים שאספה אוניית המחקר מלמדים גם על תהליכים נוספים המתרחשים בקוטב הצפוני. נמצא למשל שהמים החמים החודרים מבעד למיצר ברינג הם מקור משמעותי לחומרי מזון באוקיינוס הארקטי, ונצפתה פריחה של אצות על קו המגע בין המים החמים והעשירים במזון למים הקרים והעניים יותר שמעליהם. בהמשך דרכו הזרם שוקע בהדרגה אל מעמקי האוקיינוס, ואיתו שוקע גם חלק מחומרי המזון והחומר האורגני שנוצר בפריחות הללו. כך זרמי הים מזינים את המערכות האקולוגיות בקרקעית האוקיינוס הארקטי.

השינויים בתכונות זרמי המים בין האוקיינוסים צפויים להוסיף ולהסלים בעקבות שינוי האקלים העולמי, וישפיעו בהכרח על מערכות אקולוגיות רבות, גם במקומות נסתרים מהעין. את ההשלכות של השינויים הללו אנחנו עדיין רחוקים מלהבין במלואם.

סרטון שמציג את המחקר: