HAFIZASI OLAN BİR BUZ SAHANLIĞI
Antarktika çevresinde buz tabakası kıyıda durmaz. Denizin üzerine yüzen platformlar, yani buz sahanlıkları hâlinde akar ve okyanus bunları alttan kemirir. Yazarlara göre incelen buz sahanlıkları, arkalarındaki karaya oturmuş buzun okyanusa daha hızlı kaymasına izin vererek deniz seviyesinin yükselmesine katkıda bulunabilir.
Bir buz sahanlığının altındaki alanı, yani boşluğunu (cavity) neyin doldurduğu her şeyi değiştirir. Bazı boşluklar, deniz yüzeyinde donma noktasında oluşmuş yaklaşık −2 °C’lik soğuk su barındırır (tuzlu su 0 °C’nin altında donar): bunların buzu yavaş erir. Diğerlerini ise açık okyanustan akan yaklaşık 1 °C’lik sıcak derin su istila eder: orada erime hızlıdır. Bir boşluğun soğuktan sıcağa geçip geçemeyeceği ve geri dönüp dönemeyeceği tartışmalı: bazı çalışmalar bu geçişleri kalıcı, bazıları tersinir buldu.
Buz cephesindeki tuz fabrikası
Soğuk su kıyı polinyalarından gelir: bir buz sahanlığının hemen önünde, deniz buzundan arınmış açık deniz alanları. Rüzgârlar deniz buzunu açıklara iter, açıkta kalan su dondurucu havaya ısı kaybeder ve orada yeni deniz buzu başka her yerden daha hızlı oluşur. Donan deniz suyu tuzunu geride bırakır. Yüzey suyu ağırlaşır ve bu süreç yeterince yoğunsa batarak suyu deniz tabanına kadar karıştırır: bu derin konveksiyon, boşluğa soğuk su gönderir.
250 kilometrelik bir kanalda model bir buz sahanlığı
Lyon ve Canberra’dan Louis Saddier ve meslektaşları gerçek bir buz sahanlığını modellemedi. NEMO okyanus koduyla idealleştirilmiş bir buz sahanlığı kurdular: 250 km uzunluğunda ve 50 km genişliğinde bir kanal, 600 m derinliğinde düz bir deniz tabanı, düz ve eğimli bir tabana sahip 100 km’lik bir buz sahanlığı ve uzak uçta, sıcaklığı ve tuzluluğu sabit tutulan açık bir okyanus. Buzun hemen önünde deniz yüzeyi, bir polinyayı taklit edecek biçimde tuz alıyor. Bu tuz akısı, ana ayar düğmesi.
Basitlik zaman kazandırıyor. Ekip, sıcak bir boşluktan başlayarak tuz akısını her 10 yılda bir metrekare başına saniyede 0,005 gram — yazarların dönüşümüne göre, yılda kabaca 5 metre yeni deniz buzunun bıraktığı tuz — artırarak sıfırdan 0,075’e çıkardı. Soğuk bir boşluktan başlayarak da aynı biçimde azalttı. Her yol 16 adım ve 160 simülasyon yılı kapsıyor. En üst değer bilerek aşırı seçilmiş: yazarların andığı en etkin polinya olan Cape Darnley yaklaşık 0,03’e ulaşıyor (yılda 30 metre kadar deniz buzu).
Aynı polinya, iki olası okyanus
Açıktaki derin su 0 °C veya daha soğuk olduğunda erime düzgün biçimde değişiyor ve gidiş yolu dönüş yoluyla örtüşüyor. 1 °C veya 2 °C’de ise boşluk birkaç yıl içinde aniden dönüşüyor ve iki yol artık örtüşmüyor:
- 1 °C’de sıcak bir boşluk, tuz akısı yaklaşık 0,04’e ulaştığında soğuyor. Soğuk bir boşluk ise ancak akı yaklaşık 0,02’ye, yani yarısına düştüğünde yeniden ısınıyor.
- 2 °C’de soğuğa geçiş yaklaşık 0,06’ya kadar bekliyor, geri dönüş ise yine 0,02 civarında gerçekleşiyor. Pencere, yani her iki durumun da sürebildiği tuz akısı aralığı, genişliyor.
- Arada kalan değerlerde aynı polinya iki durumdan birini koruyabiliyor; ortalama erime hızı sıcak durumda birkaç kat daha yüksek. Fizikçiler buna iki kararlılık (bistability) diyor; dönüş yolunun gidiş yolundan farklı olmasına ise histerezis deniyor.
Kapıyı kilitleyen erime suyu
Okyanus neden hatırlıyor? Kendi erime suyu sayesinde. Sıcak bir boşluk çok buz eritir. Hafif, tatlı erime suyu yüzeye yakın yayılır ve polinya suyunun batmasını engeller; böylece tuz artsa bile boşluk sıcak kalır. Soğuk bir boşluk az eritir, konveksiyon kolayca gerçekleşir ve tuz azalsa bile boşluk soğuk kalır.
Bu geri beslemenin bir tuzağa ihtiyacı var. Modelde bir girdap (gyre), yani yavaşça dönen bir akıntı, erime suyunu buzun önünde tutuyor. Kanalın yan duvarlarını sürtünmesiz yapın; bu girdap, erime suyunu açık okyanusa taşıyan tek bir büyük girdaba yerini bırakır: geçiş kademeli ve tamamen tersinir hâle gelir. Daha güçlü katmanlaşmış bir açık okyanus da pencereyi, yok olana dek daraltır. Modelcilerin pek az kısıtla belirlediği bir iç sürtünme olan yatay viskoziteyi beş kat artırmak ya da azaltmak da pencereyi daraltır. Yazarlara göre bu, önceki çalışmaların neden uyuşmadığını açıklayabilir.
Erimeye değil, termokline bakın
Geçişin belirgin bir işareti var: üstteki karışmış soğuk katman ile alttaki daha sıcak katman arasındaki sınır olan termoklin. Boşluk, tam olarak karışmış katman deniz tabanına ulaştığında soğuyor; termoklin tabandan ayrıldığında ise yeniden ısınıyor. Soğuğa geçişten önce termoklinin derinliği giderek daha fazla salınıyor; sıcağa geri geçişten önce ise sıcak derin su giderek daha sık içeri sızıyor. Erime hızının kendisi işe yarar hiçbir uyarı vermedi.
Erime iki farklı yasaya bile uyuyor: sıcak durumda, açıktaki suyun yerel donma noktasını (−2,33 °C) aşan kısmının kabaca karesiyle, soğuk durumda ise basit bir orantıyla. Erimeyi açık deniz koşullarından tahmin etmek için yaygın olarak kullanılan kare yasası formülleri her zaman geçerli olmayabilir.
Rüzgâr yok, gerçek deniz tabanı yok
Kanal; deniz tabanındaki çukurları, rüzgârları, deniz buzuyla bağlaşımı, kıta sahanlığının kenarını ve komşu buz sahanlıklarından gelen erime suyunu dışarıda bırakıyor. Yazarlar, Pine Island, Amery ve Filchner gibi gerçek buz sahanlıklarının cephelerinin yakınında girdaplar bulunduğunu ve bunun onları tersinmez geçişlere daha yatkın kılabileceğini belirtiyor. Modelde tam bir geçiş için on yıllık adımlar yeterliydi; gerçek bir boşluğun bunun için ne kadar süreye ihtiyaç duyacağını çalışma açık bırakıyor.