Okyanus Paradoksu: Yeni Veriler Onlarca Yıllık Bilimi Zorluyor…
Okyanus Paradoksu: Yeni Veriler Onlarca Yıllık Bilimi Zorluyor: Şimdiye kadar derin suların yüzeye çıkmasını içeren büyük ölçekli okyanus dolaşımı hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemişti.
Kaliforniya Üniversitesi, San Diego Scripps Oşinografi Enstitüsü’nden araştırmacılar, ilk kez, Atlantik Okyanusu’ndaki bir denizaltı kanyonunun eğimi boyunca türbülanslı karışım yoluyla soğuk, derin suyun yükselişini doğrudan ölçen uluslararası bir ekibin liderliğini üstlendi. Araştırmacıların gözlemlediği yükselme hızı, ünlü oşinograf Walter Munk’un 1960’larda tahmin ettiği küresel ortalama oranın 10.000 katından fazlaydı.
Sonuçlar, Scripps doktora sonrası araştırmacısı Bethan Wynne-Cattanach liderliğindeki ve Nature dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada yer alıyor . Bulgular, oşinografideki can sıkıcı bir gizemi çözmeye başlıyor ve sonunda insanlığın iklim değişikliğini tahmin etme yeteneğini iyileştirmeye yardımcı olabilir. Araştırma, Doğal Çevre Araştırma Konseyi ve Ulusal Bilim Vakfı’ndan alınan hibelerle desteklendi.
Bildiğimiz dünya, deniz suyunun kutupların yakınında soğuyup yoğunlaştığı, derinlere battığı ve sonunda ısındığı yüzeye geri yükselerek döngüyü başlattığı, genellikle taşıma bandı dolaşımı olarak adlandırılan büyük ölçekli okyanus dolaşımına ihtiyaç duyar. Tekrar. Bu geniş kalıplar, küresel iklimi, deniz ekosistemlerini ve okyanusların insan kaynaklı iklim değişikliğini hafifletme yeteneğini destekleyen ısı, besin ve karbon dönüşümünü sürdürüyor. Ancak, konveyör bandının önemine rağmen, meridyenal devrilme sirkülasyonu (MOC) olarak bilinen bir bileşeninin gözlemlenmesi zor olduğu kanıtlanmıştır. Özellikle, derin okyanustan yüzeye doğru yükselen akıntı yoluyla soğuk suyun geri dönüşü teorileştirilmiş ve çıkarımlanmıştır ancak hiçbir zaman doğrudan ölçülmemiştir.
Munk’un Teorileri ve Son Gelişmeler
1966’da Munk, Antarktika yakınlarında soğuk, derin suyun oluşma hızını kullanarak küresel ortalama bir yükselme hızı hesapladı. Yükselme hızını günde bir santimetre olarak tahmin etti. Scripps’te fiziksel oşinografi profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarı olan Matthew Alford, bu yükselme hızıyla taşınan su hacminin çok büyük olacağını söyledi, “ancak tüm küresel okyanusa yayıldığında, bu akış doğrudan ölçülemeyecek kadar yavaş.” Munk, bu yükselmenin, okyanus yüzeyinin altındaki iç dalgaların kırılmasından kaynaklanan türbülanslı karışım yoluyla meydana geldiğini öne sürdü. Alford, yaklaşık 25 yıl önce yapılan ölçümlerin deniz tabanına yakın yerlerde deniz altı türbülansının daha yüksek olduğunu ortaya çıkarmaya başladığını ancak bunun oşinograflara bir paradoks sunduğunu söyledi.
Eğer türbülans suyun en soğuk olduğu dipte en güçlüyse, o zaman belirli bir su parçası suyun daha soğuk olduğu altında daha güçlü bir karışım yaşayacaktır. Bu, dip sularını daha da soğuk ve yoğun hale getirerek suyu yüzeye doğru kaldırmak yerine aşağı itme etkisine sahip olacaktır. Ölçümlerle doğrulanan bu teorik öngörü, derin okyanusun kutuplarda oluşan soğuk, yoğun suyla basitçe dolmadığı gözlemlenen gerçeğiyle çelişiyor gibi görünüyor.
Yeni Teori ve Doğrudan Gözlemler
2016 yılında, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde oşinograf ve mevcut çalışmanın ortak yazarı Raffaele Ferrari’nin de aralarında bulunduğu araştırmacılar, bu paradoksu çözme potansiyeline sahip yeni bir teori önerdiler. Buradaki fikir, deniz tabanındaki su altı kanyonlarının duvarları gibi yerlerdeki dik eğimlerin, yükselmeye neden olacak doğru türde türbülans üretebileceğiydi. Wynne-Cattanach, Alford ve işbirlikçileri, florescein adı verilen toksik olmayan, floresan yeşil bir boyanın bir fıçı yardımıyla denizde bir deney yaparak bu fenomeni doğrudan gözlemleyip gözlemleyemeyeceklerini görmek için yola çıktılar.
Araştırmacılar, 2021’de başlayarak, İrlanda’nın yaklaşık 370 kilometre (230 mil) kuzeybatısındaki Rockall Trough’daki yaklaşık 2.000 metre derinliğindeki bir su altı kanyonunu ziyaret ettiler. Alford, “Okyanuslarda bildiğimiz yaklaşık 9.500 kanyondan bu kanyonu seçtik çünkü bu nokta derin deniz kanyonları arasında oldukça sıradan,” dedi. “Fikir, sonuçlarımızı daha genelleştirilebilir kılmak için olabildiğince tipik olmasıydı.” Araştırma gemisinde denizaltı kanyonunun üzerinde yüzen ekip, 55 galonluk bir floresan bidonunu deniz tabanından 10 metre (32,8 fit) yükseğe indirdi ve ardından boyanın salınımını uzaktan tetikledi. Daha sonra ekip, deneyin gereklerine göre Scripps’in kendi bünyesinde uyarlanan birkaç cihazı kullanarak boyayı dağılıncaya kadar iki buçuk gün boyunca takip etti.
Araştırmacılar, gemiyi kanyonun eğiminde yukarı ve aşağı yavaşça hareket ettirerek boyanın hareketini yüksek çözünürlükte takip edebildiler. Temel ölçümler, florometre adı verilen ve milyarda 1 parçadan daha az miktardaki floresan boyanın varlığını tespit edebilen cihazlardan geldi; ancak diğer cihazlar aynı zamanda su sıcaklığı ve türbülanstaki değişiklikleri de ölçtü.
Çıkarımlar ve Gelecek Araştırmalar
Boyanın hareketlerini izlemek, kanyonun yamacında türbülansla yönlendirilen yukarı doğru akışı ortaya çıkardı ve Ferrari’nin paradoksun doğrudan gözlemlerle çözümünü ilk kez doğruladı. Ekip sadece kanyonun yamacında yukarı doğru akışı ölçmekle kalmadı, aynı zamanda bu yukarı doğru akış Munk’ın 1966 hesaplamalarının öngördüğünden çok daha hızlıydı.
Munk’un küresel ortalamanın günde bir santimetre olduğu sonucuna vardığı yerde, Rockall Trough’daki ölçümler, günde 100 metre hızla yükselen akıntının ilerlediğini buldu. Ayrıca, ekip kanyonun eğiminden uzaklaşıp iç kısmına doğru bir miktar boyanın göç ettiğini gözlemledi, bu da türbülanslı yükselen akıntının fiziğinin Ferrari’nin başlangıçta teorileştirdiğinden daha karmaşık olduğunu gösteriyor.
Wynne-Cattanach, “Daha önce doğrudan ölçülmemiş bir yukarı akış gözlemledik,” dedi. “Bu yukarı akışın hızı da gerçekten hızlı, bu da okyanusların diğer yerlerindeki aşağı akış ölçümleriyle birlikte, yukarı akışın sıcak noktaları olduğunu gösteriyor.” Alford, çalışmanın bulgularını “okyanus türbülansını daha iyi anlamak için fiziksel oşinografi topluluğuna bir silah çağrısı” olarak nitelendirdi. Wynne-Cattanach, bir yüksek lisans öğrencisi olarak, işbirlikçi olarak önde gelen araştırmacılarla birlikte, alandaki bilim adamlarının onlarca yıllık çalışmasının sonucunu temsil eden bir projeye liderlik etmenin kendisi için büyük bir onur olduğunu söyledi.
Ekibin ön bulgularına göre Wynne-Cattanach, 2022’de prestijli Gordon Okyanus Karışımı Araştırma Konferansı’na konuşmaya davet edilen ilk öğrenci oldu. Bir sonraki adım, dünyadaki diğer denizaltı kanyonlarında benzer bir yükselmenin olup olmadığını test etmek olacak. Kanyonun olağanüstü özellikleri göz önüne alındığında Alford, bu olayın nispeten yaygın olmasını beklemenin makul göründüğünü söyledi.
Alford, sonuçların başka yerlerde de geçerli olması durumunda, küresel iklim simülasyonlarının, okyanus tabanı topoğrafik özelliklerinde bu tür türbülans kaynaklı yükselmeyi açıkça hesaba katmaya başlaması gerektiğini söyledi. “Bu çalışma, eksik okyanus fiziğini iklim modellerimize eklemenin ilk adımıdır ve sonuçta bu modellerin iklim değişikliğini tahmin etme yeteneğini geliştirecektir” dedi.
Alford’a göre okyanus türbülansının bilimsel olarak anlaşılmasını geliştirmenin yolu iki yönlüdür. Birincisi, “fiziksel süreçleri daha iyi anlamak için okyanusun önemli kısımlarında bunun gibi daha fazla yüksek teknolojili, yüksek çözünürlüklü deneyler yapmamız gerekiyor.” İkincisi, “Argo şamandıraları gibi otonom cihazlarla mümkün olduğunca çok farklı yerde türbülansı ölçmemiz gerekiyor.” dedi. Araştırmacılar halihazırda La Jolla denizaltı kanyonundaki Scripps kampüsünün hemen kıyısında benzer bir boya salınımı deneyi yürütme sürecindeler.
