NASA je 1999. godine pokrenula projekt ECCO, zahvaljujući kojemu se danas pouzdano i detaljno mogu pratiti oceanske struje te njihov utjecaj na klimu, prijenos hranjivih tvari i ugljika te migracije organizama.
1999. godine osmišljen je i pokrenut projekt Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO). Ili u prijevodu – Procjena cirkulacije i klime oceana. Riječ je o projektu koji su razvili znanstvenici NASA-e, uz pomoć partnera s nekoliko sveučilišta. Naime, analizom višegodišnjih podataka s brojnih satelita i tisuća plutajućih senzora napokon se mogao izraditi model koji precizno prati i objašnjava oceanska strujanja.
Znanstvenici su se desetljećima mučili s pokušajima simulacije oceanskih struja i točnog predviđanja promjena u temperaturi i salinitetu mora. Modeli koje su izrađivali bili su neprecizni i nepouzdani. I mogli su pružiti korisne informacije samo za kratka vremenska razdoblja.
Projekt ECCO to je iz temelja promijenio te je bio temelj za velik broj vrijednih znanstvenih radova. Predstavljen je kao vrijedan znastveni alat i tijekom objave Nobelove nagrade za fiziku 2021. godine.
ECCO – priča o oceanima koji se stalno mijenjaju
Projekt ECCO ispričao je priču o oceanima koji se stalno mijenjaju te time utječu na klimu i morski život. Zahvaljujući satelitskim mjerenjima, prikupljeni su milijuni podataka o temperaturi, salinitetu, koncentraciji morskog leda, tlaku, visini i protoku vode u svjetskim oceanima.
S tim podacima znanstvenici imaju priliku proučavati dinamiku oceana i pratiti uvjete presudne za ekosustave i vremenske obrasce. Znanstvenici sada na raspolaganju imaju podatke o tome što se u svjetskim oceanima događalo u proteklih 30 godina. Obradom tih podataka mogu dokučiti procese koji dosad nisu mogli biti objašnjeni.
Obrasci strujanja vjetrova na globalnoj razini utječu na površinske oceanske vode, a time i na morske struje. Te struje prate istočne obale kontinenata, a od ekvatora se kreću prema sjeveru ili jugu. Tu je riječ o zapadnim rubnim strujama (Western Boundary Currents). Najpoznatije i najznačajnije među njima su Golfska struja, te struje Agulhas i Kuroshio.
Golfska struja prenosi više vode nego sve rijeke zajedno
Pomorci za Golfsku struju na zapadnom rubu Atlantika znaju već više od 500 godina. Po količini vode koju prenosi, Golfska struja najveća je zapadna rubna struja. Prenosi više vode nego sve rijeke na svijetu zajedno.
Još 1785. godine Benjamin Franklin uvrstio je Golfsku struju u pomorske karte. U tim kartama prikazano je kako teče iz Meksičkog zaljeva uz istočnu obalu SAD-a, a zatim preko sjevernog Atlantika. Franklin je primijetio da plovidba koja prati struju može skratiti vrijeme putovanja iz Amerike u Europu. Zaključio je i da bi njezino izbjegavanje moglo ubrzati povratno putovanje.
Franklinove karte prikazuju glatki tok Golfske struje. Novi ECCO modeli otkrivaju pak da ta struja ima puno nepravilniji, odnosno vijugavi, vrtložni put. Franklin također nije mogao znati da ispod Golfske struje postoji podzemna struja koja ide obrnutim smjerom.
Riječ je o hladnoj vodenoj masi na oko 600 metara dubine, koja teče u suprotnom smjeru od tople površinske struje. Ta podzemna protu-struja jasno se vidi kada se u vizualizaciji ECCO modela uklone gornja strujanja.
Struje koje moderiraju klimu širom svijeta
Golfska struja dio je „Atlantske meridijanske cirkulacije prevrtanja“ (AMOC – Atlantic Meridional Overturning Circulation). AMOC moderira klimu širom svijeta, prenoseći tople površinske vode na sjever i hladne podzemne vode na jug. Ta struja posebno stabilizira temperature u jugoistočnim dijelovima SAD-a, čineći zime blažima, a ljeta ugodnijima. Nakon što Golfska struja pređe Atlantik, također ublažava klimu u Britaniji i zapadnoj Europi.
Agulhas struja teče prema jugu uz zapadnu obalu Indijskog oceana. Kada stigne do južnog vrha Afrike, stvara vrtložne mase vode poznate kao Agulhas prsteni. Ti prsteni kreću se preko Atlantika prema Južnoj Americi. Pritom prenose male ribe, ličinke i druge mikroorganizme iz Indijskog oceana.
Koristeći ECCO model, sada se može proučavati tok Agulhas struje dok prenosi toplu i slaniju vodu iz Indijskog oceana prema jugu Afrike. Model omogućuje bolji uvid u složenu dinamiku koja stvara Agulhas prstene i super-vrtlog koji okružuje Antarktiku.
Vrtlozi utječu na klimu i prenose ugljik
Taj južni super-vrtlog povezuje južne dijelove drugih, manjih vrtloga koji kruže južnim Atlantikom, Pacifikom i Indijskim oceanom. Zajedno s vrtlozima u sjevernom Atlantiku i Pacifiku, južni vrtlozi i super-vrtlog utječu na klimu i prenose ugljik po cijelome planetu.
Osim što utječu na globalne vremenske obrasce i temperature, zapadne rubne struje mogu potaknuti okomite tokove u oceanima poznate kao uzdizanja (upwellings). Ti tokovi iz dubine na površinu donose hranjive tvari koje djeluju kao gnojivo za fitoplankton i alge.
Kuroshio struja teče zapadnom stranom Tihog oceana, uz istočnu obalu Japana. Analizom ECCO modela, ta struja nedavno je povezana s uzdizanjima vode koja obogaćuju priobalna ribolovna područja oko Japana. Točni mehanizmi koji uzrokuju te vertikalne tokove još nisu posve razjašnjeni. Na tome se – opet analizom ECCO modela – trenutno radi.
Praćenje temperature i saliniteta oceana
Podaci prikupljeni projektom ECCO potvrdili su da zapadne rubne struje prenose toplu vodu iz tropa prema polovima. U slučaju Golfske struje, kada struja dopre do visokih geografskih širina, dio slane vode smrzava se u slatki morski led. Slanija voda koja ostane tone i teče prema jugu, sve do Antarktike. Tamo se ponovno uzdiže, a potom i zagrijava u drugim oceanskim bazenima.
Projekt ECCO istraživačima pruža mogućnost provođenja virtualnih eksperimenata koji bi u realnim uvjetima na terenu bili nepraktični ili preskupi. Neki od najvažnijih aspekata primjene ECCO modela odnose se na oceansku ekologiju, biologiju i kemiju.
Budući da model prikazuje odakle voda dolazi i kamo ide, znanstvenici mogu promatrati kako struje prenose toplinu, minerale, hranjive tvari i organizme diljem planeta.
ECCO modeli pomažu u širokom spektru istraživanja
Znanstvenici su na temelju opsežnih, višegodišnjih mjerenja temperature i saliniteta zaključili da je u Golfskoj struji uglavnom voda koja prolazi pokraj Meksičkog zaljeva, a ne kroz njega.
U tim istraživanjima korišteno je na tisuće površinskih senzora, što je bio dugotrajan i skup postupak. Koristeći projekt ECCO, stručnjaci iz NASA-e isto su istraživanje proveli simulacijom koja je bila daleko brža i jeftinija.
Danas se znanstvenici oslanjaju na projekt ECCO za širok spektar istraživanja. Mogu odabrati modele koji se usredotočuju na jedno svojstvo – poput globalnih tokova ili biologije i kemije oceana. Ili mogu ciljano istraživati utjecaj kretanja struja na pojedina područja. Analizom podatka dobivenih tim projektom, može se pratiti i dinamika strujanja vode u Sredozemlju i Jadranu.
