Pusaran dan turbulensi kecil di kedalaman laut dapat memengaruhi seberapa akurat ilmuwan memproyeksikan pemanasan global. Gerakan air yang nyaris tak terlihat ini menentukan jalur panas, karbon, dan nutrisi di samudra.
Masalahnya, banyak model iklim belum mampu menggambarkan proses tersebut secara rinci. Skala turbulensi di laut terlalu kecil dibandingkan kotak perhitungan atau grid yang digunakan dalam model komputer.
Laut menyimpan sekitar 90 persen kelebihan panas akibat emisi manusia, dengan sekitar sepertiganya berada pada kedalaman lebih dari 1 kilometer. Karena itu, perubahan kecil dalam cara air laut bercampur dapat mengubah perkiraan kapan panas dan karbon akan kembali dilepas ke atmosfer.
Proses kecil dengan dampak besar
Air laut tersusun menurut kepadatan, dengan air yang lebih berat berada di lapisan dalam dan air yang lebih ringan berada di atasnya. Susunan stabil ini dapat terganggu ketika arus pasang surut melintasi punggungan atau medan kasar di dasar laut.
Energi dari gangguan tersebut memicu pencampuran laut, yaitu pertemuan air hangat dan dingin maupun air asin dan tawar dalam skala sangat kecil. Proses yang tidak dapat dibalik ini mendistribusikan kembali panas serta gas terlarut di dalam samudra.
Lebih dari dua lusin ilmuwan kelautan meninjau peran proses ini dalam sistem iklim global. Tinjauan tersebut dipimpin Dr. Laura Cimoli dan Dr. Ali Mashayek dari University of Cambridge, lalu dipublikasikan di jurnal Nature Communications.
Cimoli menggambarkan turbulensi skala kecil di laut dalam seperti trim tab pada kemudi kapal. “Turbulensi skala kecil di bagian dalam laut ibarat trim tab pada kemudi kapal, bilah kecil yang mampu mengarahkan kapal tanpa banyak tenaga,” katanya kepada Earth.com.
| Aspek | Temuan | Makna bagi iklim |
|---|---|---|
| Penyerapan karbon laut | Dapat berubah sekitar 70 persen dalam setahun pada simulasi tertentu | Prediksi serapan karbon sangat peka terhadap asumsi turbulensi |
| Pengangkatan air di Rockall Trough | Sekitar 101 meter per hari | Jauh lebih cepat dibanding gambaran rata-rata dalam buku teks |
| Sirkulasi laut dalam | Dapat berubah seperempat hingga setengahnya | Turbulensi dasar laut memengaruhi peredaran massa air global |
Teka-teki laut dalam yang belum tuntas
Ahli oseanografi telah lama mempertanyakan mengapa laut dalam tidak berubah menjadi kolam air dingin yang stagnan. Air padat yang tenggelam di sekitar kutub harus kembali terangkat untuk menjaga sirkulasi termohalin tetap berjalan.
Walter Munk mengemukakan persoalan ini pada 1966 melalui perhitungan yang menunjukkan kebutuhan turbulensi lebih besar daripada yang terdeteksi di lapangan. Kesenjangan tersebut kemudian dikenal sebagai “missing mixing”.
Salah satu petunjuk datang dari percobaan di ngarai bawah laut sedalam 1,9 kilometer di Rockall Trough, lepas pantai Irlandia. Peneliti menggunakan pewarna hijau fluoresen dan melihat air bergerak naik menyusuri lereng dasar laut sekitar 101 meter per hari.
Kecepatan itu disebut sekitar 10.000 kali lebih tinggi daripada rata-rata yang selama ini dijelaskan buku teks. Temuan tersebut mengisyaratkan bahwa air laut dalam bisa terangkat lewat hentakan kuat di sekitar dasar laut, bukan secara merata di seluruh cekungan.
Sebagian besar air terdalam dunia berasal dari Antarctic Bottom Water, massa air dingin dan berat yang terbentuk di tepi Antartika sebelum bergerak ke utara. Kekuatan turbulensi ketika air ini berinteraksi dengan dasar laut kasar dapat mengubah intensitas sirkulasi laut dalam secara signifikan.
Pengaruh pada karbon dan kehidupan laut
Menurut laporan Kompas.com, Samudra Selatan menyerap hampir 40 persen karbon dioksida yang ditambahkan manusia ke laut. Pencampuran yang lemah tepat di bawah permukaan dapat memberi dampak besar terhadap kemampuan kawasan ini menyerap karbon.
Satu analisis pemodelan menunjukkan perubahan nilai turbulensi latar yang lazim digunakan dalam model iklim dapat menggeser penyerapan karbon dioksida tahunan laut hingga sekitar 70 persen. Perubahan sebesar itu muncul hanya dalam rentang satu tahun pada hasil simulasi.
Turbulensi juga penting bagi kehidupan di lapisan permukaan. Di pusat pusaran besar samudra, air yang tenggelam biasanya memisahkan permukaan dari nutrisi di bawahnya, tetapi tumbuhan laut mikroskopis tetap dapat bertahan.
Pusaran besar dapat membawa nutrisi secara menyamping, lalu pencampuran skala kecil mengangkatnya ke lapisan yang mendapat cahaya matahari. Mekanisme ini memungkinkan perpindahan karbon dan nutrisi berlangsung dalam hitungan musim, bukan hanya dalam ratusan atau ribuan tahun.
Model iklim umumnya masih mendekati turbulensi dengan nilai latar tetap yang tidak selalu merespons perubahan kondisi laut. Padahal, puluhan ribu gunung bawah laut di dunia diperkirakan turut mengaduk laut dalam secara berarti.
Pengukuran baru untuk memperbaiki model
Pengamatan mikrofisika laut tetap sulit karena turbulensi berlangsung pada skala yang sangat kecil dan tidak mudah dijangkau instrumen. Namun, kemajuan teknologi mulai membuka peluang untuk memetakan lokasi serta kekuatan pencampuran secara lebih detail.
Sensor turbulensi kini dipasang pada pelampung otonom, sementara kabel serat optik di dasar laut mulai digunakan untuk mendeteksi gerakan air yang bergolak. Data semacam ini dapat membantu ilmuwan menyusun formula model baru, termasuk dengan dukungan teori terkini dan machine learning.
Perbaikan representasi turbulensi tidak serta-merta menjawab seluruh ketidakpastian dalam pemanasan global. Namun, pemahaman yang lebih baik tentang pusaran kecil di laut dapat membuat proyeksi panas dan karbon global menjadi lebih mendekati kondisi nyata.