אף על פי שאזור הקוטב הצפוני מקבל כמות נמוכה באותה מידה של אנרגיה מהשמש, הגיאוגרפיה הייחודית של היבשת הדרומית תורמת לירידה נוספת של הטמפרטורה

אנטארקטיקה היא היבשת הדרומית ביותר והמקום הקר ביותר בכדור הארץ. אף על פי שהקוטב הצפוני נמצא בקצה הנגדי בדיוק של כדור הארץ, ולכאורה אמורים לשרור בו תנאים דומים, בפועל אנטארקטיקה הרבה יותר קרה. בשעה שהטמפרטורה הממוצעת בקרבת הקוטב הצפוני נעה בין אפס מעלות צלזיוס בקיץ למינוס 40 בחורף, באנטארקטיקה היא נשארת בקיץ על ממוצע של 28 מעלות צלזיוס מתחת לאפס ויורדת למינוס 60 בממוצע בשיא העונה הקרה. בנוסף, תצפיות של לווייני סוכנות החלל האמריקאית נאס"א מעלות שבעוד שכמות הקרח הימי בקוטב הצפוני נמצאת בשלושים השנה האחרונות במגמת ירידה, באנטארקטיקה היא לא השתנתה כמעט, ואף גדלה מעט. איך זה ייתכן בעולם שחווה התחממות גלובלית?

ראשית, יש להבין שהסיבה המרכזית לכך שהקטבים קרים כל כך היא כמות האנרגיה המגיעה אליהם מהשמש. בעוד שבקו המשווה ובאזור הטרופי בכלל השמש נמצאת בצהריים פחות או יותר מעל הראש, בזנית השמיים, בקטבים היא לא עולה הרבה מעבר  לאופק אפילו בשיא הקיץ, ולכן האנרגיה המגיעה ממנה צריכה לחצות שכבה עבה יותר של אטמוספרה, שבולעת חלק ממנה. בנוסף, בחודשי החורף, עקב נטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ לעומת השמש, הקטבים חווים לילה שנמשך עד חצי שנה. בלילה הארוך הזה הקטבים אינם מקבלים כל אנרגיה ישירה מהשמש, ולכן מתקררים מאוד.

אילוסטרציה של הזרמים ליד ומתחת למדף קרח באנטארקטיקה | NASA, Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Science Photo Library
איך אנטארקטיקה מצליחה לשמור על הקרחונים שלה? אילוסטרציה של הזרמים ליד ומתחת למדף קרח באנטארקטיקה | NASA, Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio, Science Photo Library

הגיאוגרפיה של קצה העולם

עם זאת, כל הדברים האלו נכונים לגבי שני הקטבים, ושניהם מקבלים בערך אותה כמות של אנרגיה מהשמש. אם כך, מאין נובע הפרש הטמפרטורות הגבוה ביניהם, שעומד כאמור על יותר מ-20 מעלות צלזיוס בממוצע העונתי?

הסיבה הראשונה לכך היא הגיאוגרפיה השונה של הקטבים. אנטארקטיקה היא יבשת המוקפת בים, ואילו האזור הארקטי בצפון אינו אלא שכבה של קרח שצפה במי האוקיינוס. לכן שכבת הקרח בקוטב הצפוני רגישה יותר לעליית טמפרטורת הים, שכן הקרח בא במגע ישיר עם המים שמתחתיו ומסביבו.

גורם גיאוגרפי נוסף הוא ריחוקה של אנטארקטיקה משאר היבשות. העובדה שהיא נמצאת בלב האוקיינוס הדרומי מאפשרת את אחת מתופעות הטבע הנרחבות והמשמעותיות ביותר בכדור הארץ – הזרם ההיקפי האנטארקטי. מדובר בזרם של אוויר ושל מים שחג בלי הפסקה סביב אנטארקטיקה, במסלול שאורכו כ-25 אלף קילומטר, והוא הזרם היחיד שעושה הקפה שלמה של כדור הארץ. זרם המים מוביל כ-140 מיליארד ליטר מים בשנייה, רוחבו כאלפיים קילומטר והוא מגיע לעומק של עד ארבעה קילומטר מתחת לפני הים. מדובר בזרם המים הגדול ביותר בכדור הארץ, פי ארבעה מזרם הגולף.

הזרם ההיקפי נוצר בעקבות אפקט קוריוליס, שנובע מהמעבר של אוויר בין אזורים שנעים במהירות שונה. היקף כדור הארץ הוא גדול ביותר בקו המשווה, והוא הולך ומצטמצם ככל שמתקרבים לקטבים. לעומת זאת, המהירות הזוויתית של כדור הארץ זהה בכל קווי הרוחב – הוא משלים סיבוב מלא סביב עצמו פעם ביממה. על כן המהירות בה נעה כל נקודה  בקו המשווה גבוהה יותר מהמהירות ליד הקטבים.

בגלל הבדלי המהירויות הללו, זרמי אוויר שנעים צפונה או דרומה יוסטו הצידה לכיוון הסיבוב של כדור הארץ. באזורי הקטבים, האפקט הזה יוצר זרמי מים ואוויר שנעים במקביל לקו המשווה. זרמי האוויר הללו מניעים את מי האוקיינוס שמתחתיהם, ויוצרים את זרם המים האנטארקטי.

מכאן גם נובעת התופעה שנקראת ספירלת אקמן. כשאוויר נע עם כוח קוריוליס על פני המים, הוא מניע אותם. שכבות המים העליונות מניעות בתורן את שכבות המים שמתחתיהן. החיכוך בין השכבות גורם לכך שהשכבות התחתונות נעות לאט יותר, ולכן הן  מוסטות לזווית שונה מעט לעומת זרם האוויר המקורי. עוצמת ההסטה נחלשת ככל שמעמיקים, אך ממשיכה באופן רצוף עד לשכבות העמוקות ביותר. לכן במעמקי האוקיינוס הזרם עשוי לפנות בניצב לכיוון זרימת האוויר או אף בכיוון המנוגד לו. בשל כך, במקום לדחוף את המים ממזרח למערב, בהתאם לכיוון סיבובו של כדור הארץ, נוצר כוח שדוחף את המים צפונה.

מהסיבה הזאת גובה פני הים באזור הזרם האנטארקטי, בלב האוקיינוס, גבוה בקרוב למאתיים מטר לעומת פני הים בחופי אנטארקטיקה עצמה. ההדיפה הזאת של המים מאנטארקטיקה ללב האוקיינוס יוצרת לחץ שלילי שמושך את המים בחזרה לאנטאקרטיקה, שכן הזרם הביא לידי כך ש"חסרים" מים בחוף. הזרם האנטארקטי נמצא במקום שבו המשיכה של המים חזרה לאנטארקטיקה מתאזנת עם כוח קוריוליס.

הזרם ההיקפי האנטארקטי | Matt Mazloff, Science Photo Library
חג בלי הפסקה סביב אנטארקטיקה, במסלול שאורכו כ-25 אלף קילומטר. הזרם ההיקפי האנטארקטי | Matt Mazloff, Science Photo Library

חומה של מים

מיקומו הייחודי ועוצמתו הרבה של הזרם האנטארקטי לא מאפשרים למים חמים להגיע לאנטארקטיקה מצפון. כך היבשת מוקפת במעין טבעת מגן" של מים קרים.

מעבר לתפקידו בבידוד אנטארקטיקה, הזרם ההיקפי ממלא תפקיד רב משמעות בחמצון האוקיינוסים. עומקו הרב של הזרם ואפקט אקמן מובילים מים מקרקעית האוקיינוס אל פני השטח, שם הם מועשרים מחדש בחמצן מהאטמוספרה. כשהמים שוקעים בחזרה לקרקעית, הם מסיעים עימם את החמצן המומס ומאפשרים חיים גם במעמקי האוקיינוסים. הזרם האנטארקטי הוא המקום היחיד בכדור הארץ שבו תהליך הערבול הזה מתרחש.

הזרם גם מחבר בין האוקיינוסים ומאזן את ההבדלים הקיימים במליחות, בתכולת החמצן ובפיזור החומרים האורגניים ביניהם. לזרם נודעת גם חשיבות רבה בהסעת החום בין האוקיינוסים, שהיא אחד הכוחות המניעים את האקלים על פני כדור הארץ, ויש לו השפעה מרחיקת לכת על מזג האוויר בכל רחבי העולם. ההתחממות הגלובלית משפיעה על הזרם האנטארקטי, ועלולה להאט ולהחליש אותו במידה ניכרת, עם השפעה הרסנית על האקלים.

זרם האוויר האנטארקטי, שיוצר את זרם המים, אחראי גם לקיומה של סערת העד מסביב לאנטארקטיקה, שקוטרה 6,400 קילומטר. מערבולת האוויר הזאת, שמהירותה יכולה להגיע עד כדי למעלה מ-180 קילומטר לשעה, מגיעה עד לשכבות הגבוהות ביותר של האטמוספרה. גובהה הרב של הסופה אחראי למאפיינים הייחודיים של השכבות הגבוהות של האטמוספרה באזור, שמאיצים בתורם את פירוק האוזון מעל אנטארקטיקה, ויוצרים חור באוזון מעליה.

בעוד שבאנטארקטיקה זרם האוויר נמשך כל השנה, הזרם המקביל בקוטב הצפוני הוא תופעה עונתית, שמתרחשת בחורף ונעלמת בתחילת חודשי הקיץ. ההבדל נובע מהטמפרטורות הגבוהות יותר בקוטב הצפוני בעונת הקיץ, שלא מעודדות זרימת אוויר דומה. בעוד הקוטב הדרומי מוקף במים, שממתנים את שינויי הטמפרטורה, מסביב לקוטב הצפוני יש יבשה, ואנרגית השמש מעלה את הטמפרטורה שם במהירות גבוהה יחסית.

הזרם האנטארקטי הוא אחת מתופעות הטבע הגדולות בעולם, והבנה שלו ושל והשפעתו על האקלים מאפשרת לנו להסביר מדוע אנטארקטיקה קרה כל כך - כמו גם להבין טוב יותר האקלים בעולמנו, ואת השינויים החלים בו עקב ההתחממות הגלובלית.

 

8 תגובות

  • חניאל קורן

    הקרח באנטארקטיקה מחזיר את קרינת השמש

    הקרח מחזיר כ-80% עד 90% מקרינת השמש בחזרה אל החלל (אלבידו). כך שהשמש בקושי מצליחה
    לחמם את האדמה והסלעים. זה גורם נוסף לקור העז בקוטב הדרומי.

  • ספיר חבושה-לאופר

    זהה בין שני הקטבים

    היי חניאל,
    תודה על התגובה. זה נכון שאינדקס ההחזרה של הקרח גבוה מאד, אך אם זו הייתה הסיבה, הרי ששני הקטבים היו קרים באותה המידה, בעוד שבפועל יש הבדלים של 20 מעלות ויותר בטמפרטורה בין הקוטב הצפוני לדרומי.
    מכאן, שמקור ההבדל בין הקטבים הוא לאו דווקא הקרח המקיף אותם, אלא הגיאוגרפיה, זרמי האוויר והמים בהם.

  • משה

    מעניין מאוד, שאלה להבהרה

    האם ההבדל בזרמים גורם להבדל הטמפרטורות בין הקטבים כמו שצוין בתחילת הכתבה או שההבדל בין הטמפרטורות גורם להבדל בזרמים כפי שמצוין בסוף הכתבה?

  • ספיר חבושה-לאופר

    בגלל הזרמים

    היי משה, תודה על התגובה,
    ההבדל בין הזרמים הוא זה שגורם להבדל בין הטמפרטורות. הזרמים נוצרים הודות לגיאוגרפיה הייחודית של אנטארקטיקה שלא מצוייה בקוטב הצפוני, ולכן הם אלו שגורמים להתקררותה.

  • שרה יוספי

    תודה רבה מאוד מעניין ומוסבר

    תודה רבה מאוד מעניין ומוסבר היטב

  • דוד

    הערות ואולי הארות

    לא הוזכרה בכתבה המעניינת שאנטארקטיקה היא רמה עם הרים בגובה של 3000 עד4000 מטר.
    בכתבה מופיע הנתון שגובה פני הים בריחוק מהיבשת גבוה ב200 מטר מגובה פני הים ליד היבשת
    מה שלא נראה סביר ואפשרי.

  • ספיר חבושה-לאופר

    הרים וימים

    היי דוד,
    אנטארקטיקה אכן מכילה הרים מהגבוהים בעולם, אבל הטמפרטורות הנמוכות ביבשת שוררות גם בחופיה, ואפילו בים שמסביבה, ולכן גובהם של ההרים לא מסביר את הטמפרטורה הנמוכה בכל היבשת.
    בנוגע להערתך על גובה פני הים, זה אכן נתון מפתיע במיוחד, אבל הוא מאומת על ידי צילומי לווין, ונוצר עקב הזרם האנטארקטי.
    מוזמן להסתכל על איור 3 במאמר הבא, שמראה את ההפרשים הדרמטיים בגובה פני הים:
    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123744739006032#f...

  • דניאל

    מאיר עיניים. לא ידעתי עד כמה זרמי האוויר והמים משמעותיים.

    אשמח לדעת על מאפיינים נוספים לאזורי מפגש בין האוקיינוסים.
    תודה