Arktyczny downwelling
Północnopacyficzne głębinowe (zatapialne) wody to masa wody o dużej gęstości powstająca po zwiększeniu zasolenia i ochłodzenia wód Prądu Północnoatlantyckiego i ulegająca w strefie arktycznej downwellingowi („zatapianiu wód”). NADW spływa w dół tworząc powrotne prądy oceaniczne – głębinowe i przydenne – płynące w kierunku Oceanu Południowego.
Wody powierzchniowe na północnym Atlantyku tracą energię cieplną, która ulatuje do atmosfery ogrzewając wręcz całą Europę. Przy okazji wytrąca się sól i ocean absorbuje dwutlenek węgla. Największa ilość ciepła jest oddawana atmosferze w rejonie Grenlandii, Islandii i Wysp Owczych. 25 procent ciepła woda traci w północnym Atlantyku. Prąd powierzchniowy wówczas trafia na podwodną barierę – grzbiet między Oceanem Atlantyckim a morzami: Islandzkim, Grenlandzkim i Arktycznym.
Ochłodzona woda zapada się pod arktyczną pokrywę lodową i pod warstwę wody powierzchniowej tworząc atlantycki prąd głębinowy płynący w kierunku Oceanu Południowego, ale część wód do tegoż samego oceanu wraca przez Morze Arktyczne, Cieśninę Beringa i Pacyfik.
Downwelling arktyczny jest głównym źródłem głębinowych wód zasilających Ocean Indyjski i Spokojny. Zatopione ciężkie wody arktyczne po przebyciu Atlantyku łączą się z wodami downwellingu wokół Antarktyki.
Masy wody o dużej gęstości wody powstają po zwiększeniu zasolenia i ochłodzeniu wód Prądu Północnoatlantyckiego i ulegają w strefie arktycznej downwellingowi (zatapianiu).
NADW spływa w dół tworząc powrotne prądy oceaniczne – głębinowy i przydenny płynące w kierunku Oceanu Południowego.
Downwelling jest jedną z sił napędowych cyrkulacji termohalinowej – globalnego obiegu wód oceanicznych przenoszących ciepło i sole mineralne. Od jego intensywności zależą warunki meteorologiczne w Europie. Duże znaczenie ma wówczas AMOC (Atlantycka Południkowa Cyrkulacja Wymienna), która elementem pętli wspomnianej cyrkulacji globalnej CTH.
Rys. NADW płynie na południe przez Atlantyk, zbliżając się do Dolnej Wody Antarktycznej obok Grzbietu Środkowoatlantyckiego.
Zasolenie Atlantyku
Downwelling arktyczny jest głównym źródłem głębinowych wód Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku. Arktyczna woda pośrednia ma temperaturę około 2,5-3,5 st.C i zasolenie PSU =34,5. Temperatura wody przydennej jest zmienna w zakresie od około 1 st.C do > 3,5 st.C, a zasolenie PSU = 35. Jest to wartość większa od PSU wód najbardziej gęstych na Ziemi – spływających do strefy przydennej z lodowca Antarktyki (PSU = 34,6 – 34,7). Ich najwyższa gęstość jest konsekwencją niskiej temperatury zbliżonej do -2 st.C (granica zamarzania).
Zatopione ciężkie wody arktyczne opadają z prędkością kilkudziesięciu centymetrów na sekundę po przebyciu Atlantyku łączą się z wodami downwellingu wokół Antarktyki – tworzą warstwę między dennymi i pośrednimi wodami antarktycznymi. Razem powoli przemieszczają się między oceanami, przenosząc sole mineralne do odległych obszarów, w których ponownie wynurzają się (upwelling), co sprzyja rozwojowi organizmów wodnych (np. bogate przybrzeżne łowiska Peru).
Po powrocie do wód powierzchniowych w strefie międzyzwrotnikowej znów ogrzewają się i transportują ciepło na północ. Cząsteczki wody pochodzącej z NADW powracają do rejonu arktycznego po kilkuset latach.
Prognozowana przyszłość
Rozwijany od lat 80-tych XX wieku model transportera wodnego – cyrkulacji termohalinowej – opisany po raz pierwszy przez amerykańskiego klimatologa Wallace’a Broeckera w 1987 roku, stał się jedną z ważnych podstaw dla prognozowania zmian klimatu Ziemi. Np. metodą modelowania matematycznego.
Topniejący lądolód Grenlandii i pokrywa lodowa rejonu bieguna północnego są uznawane za źródła słodkiej wody, której dopływ do oceanu powoduje rozcieńczenie wody powierzchniowej, zmniejszając jej gęstość. Zwalnia to lub zatrzymuje downwelling – „silnik” oceanicznego transportera.
Konsekwencją zdarzenia wywołanego ocieplenia może więc być zahamowanie dostawy ciepła, które w okresie przejściowym, z ostatniego glacjału w interglacjał, spowodowało ochłodzenie rejonu Arktyki i Północnej Europy (sprzężenie zwrotne ujemne). Wiarygodność takich prognoz nie została dotychczas jednoznacznie potwierdzona. (Zdarzenie Heinricha).