Ny metod gav ny kunskap om Arktiska oceanen

Forskare från Stockholms universitet, Chalmers, University of New Hampshire, USA, och Dalhousie University, Kanada, har utvecklat en ny metod för att observera avgränsningar mellan vattenmassor i havet. Den nya metoden använder sig av ekolod och har redan bidragit till ny kunskap om vattenmassorna i Arktiska oceanen. Resultaten har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Scientific Reports.

Kunskap om var olika vattenmassor kommer ifrån och hur utbredning och variation ser ut i våra hav är en central del inom klimatforskningen. Processer som styr hur vattenmassor bildas och modifieras över tid är starkt kopplade till värme- och energiutbytet mellan hav och atmosfär och också till hur värmen omblandas och transporteras inuti haven.

När forskarna undersöker vattenmassorna sänks en sond ned i havet för att mäta salthalt och temperatur på olika djup. Skillnader i salthalt och temperatur bildar horisontella gränser mellan olika vattenmassor, så kallade språngskikt, vilket innebär att vattenmassorna kan identifieras. Ett problem med den här typen av mätningar är att de tar relativt lång tid att genomföra och att avståndet ofta blir långt mellan mätningarna.

Nu har forskare från Stockholms universitet, Chalmers, University of New Hampshire, USA, och Dalhousie University, Kanada, visat att det går att observera språngskikt i havet med hjälp av ekolod. I vissa fall har man med ekolod tidigare kunnat observera språngskikt genom att plankton eller andra partiklar i vattnet sammanfaller med skiktningen, men med hjälp av ny teknik kan man nu alltså se, eller snarare lyssna till, ekon från de små densitetskontraster som förändringar i temperatur och salthalt i språngskiktet utgör.

Den nya metoden kommer inte att kunna ersätta traditionella direkta mätningar av salt- och temperaturprofiler, men forskarna menar att metoden kommer att vara ett viktigt komplement eftersom man med ekolod kontinuerligt kan observera de olika skikten i havet flera gånger per sekund, över stora områden och till väsentligt lägre kostnader.

Nya viktiga upptäckter i Arktiska oceanen

Med hjälp av den nya metoden har forskarna studerat en exotisk typ av skiktning som ofta kan observeras i centrala Arktis och kallas för termohalina trappor. Dessa utgörs av väl avgränsade trappstegsformationer i salt- och temperaturprofilerna som förekommer i områden där varma vattenmassor med hög salthalt lagras in under kalla vattenmassor med lägre salthalt.

– Trappstegsformationerna utgör ett perfekt testområde för våra undersökningar kring kapaciteten hos den här nya typen av ekolod, men vi har faktiskt lärt oss en hel del om själva formationerna på vägen, säger Christian Stranne vid Stockholms universitet. Det är viktigt att förstå och att studera förekomsten av termohalina trappor i Arktis eftersom de mångfaldigt ökar transporten av värme från den varmare vattenmassan med ursprung från Atlanten, som ligger under det kalla, färskare ytlagret, och på så vis påverkar isutbredningen i Arktis.

Enklare att observera interna vågor

– Den höga observationstakten som möjliggörs av den nya mätmetoden gör att vi också kan observera interna vågor som passerar genom trappstrukturen. Interna vågor liknar vanliga vågor som man kan se på havsytan och precis som ytvågor kan de bryta och ge upphov till turbulens och omblandning i havet. Detta är en viktig process som till stor del driver den storskaliga havscirkulationen.

Men det är svårt att observera brytande interna vågor med traditionella mätmetoder. Ekolod har tidigare använts för att observera brytande interna vågor i kustnära vatten som domineras av starka tidvattenströmmar och stark skiktning, där turbulens och partiklar i vattnet bidrar till att göra observationerna möjliga. I den här studien presenterar forskarna starka indikationer på att brytande interna vågor kan observeras även långt från land, ute i världshaven. Det kan komma att förändra bilden av både när och hur interna vågor bryts och de metoder man använder för att forska på dessa processer.

Mätningarna gjordes ombord på isbrytaren Oden under expeditionen Arctic Ocean 2016 som gick till nordpolen och som organiserades av Polarforskningssekretariatet.

Läs hela artikeln i Scientific Reports