التيار القطبي الجنوبي

التيار القطبي الجنوبي ( ACC ) هو تيار محيطي يتدفق باتجاه عقارب الساعة (كما يُرى من القطب الجنوبي) من الغرب إلى الشرق حول القارة القطبية الجنوبية . ويُعرف أيضًا باسم تيار الرياح الغربية . يُعدّ التيار القطبي الجنوبي السمة الدورانية المهيمنة في المحيط الجنوبي ، ويُقدّر متوسط ​​نقله بـ 137 ± 7 سفيردروب (Sv، مليون  متر ^مكعب /ثانية)، ^{[ 1 ] [ 2 ]} أو ربما أعلى من ذلك، ^{[ 3 ]} مما يجعله أكبر تيار محيطي. ويُعزى كون هذا التيار قطبيًا إلى عدم وجود أي كتلة يابسة متصلة بالقارة القطبية الجنوبية، مما يُبقي مياه المحيط الدافئة بعيدة عنها، ويُمكّن القارة من الحفاظ على غطائها الجليدي الضخم .

يرتبط بالتيار القطبي الجنوبي التقارب القطبي الجنوبي ، حيث تلتقي مياه القطب الجنوبي الباردة بمياه شبه القطب الجنوبي الدافئة ، مما يُنشئ منطقة من المغذيات الصاعدة. تُغذي هذه المياه مستويات عالية من العوالق النباتية وما يرتبط بها من مجدافيات الأرجل والكريل ، مما يُؤدي إلى سلاسل غذائية تدعم الأسماك والحيتان والفقمات والبطاريق والقطرس ، بالإضافة إلى ثروة من الأنواع الأخرى .

لطالما عُرف تيار المحيط الأطلسي (ACC) لدى البحارة لقرون؛ فهو يُسرّع بشكل كبير أي رحلة من الغرب إلى الشرق، ولكنه يجعل الإبحار صعبًا للغاية من الشرق إلى الغرب، ويعود ذلك في الغالب إلى الرياح الغربية السائدة . تُجسّد قصة جاك لندن "Make Westing" والظروف التي سبقت التمرد على متن سفينة باونتي بوضوح الصعوبة التي سببها هذا التيار للبحارة الذين يسعون إلى الالتفاف حول رأس هورن غربًا على طريق سفن كليبر من نيويورك إلى كاليفورنيا. ^{[ 4 ]} يتبع طريق كليبر المتجه شرقًا ، وهو أسرع طريق إبحار حول العالم، تيار المحيط الأطلسي حول ثلاثة رؤوس قارية: رأس أغولاس (أفريقيا)، ورأس الجنوب الشرقي (أستراليا)، ورأس هورن (أمريكا الجنوبية).

ويؤدي هذا التيار إلى تكوين دوامات روس ووديل .

يربط تيار القطب الجنوبي المحيطات الأطلسي والهادئ والهندي، ويُعدّ ممرًا رئيسيًا للتبادل بينها. ويتأثر هذا التيار بشدة بتضاريس الأرض وخصائص قاع البحر . ولتتبعه بدءًا من أمريكا الجنوبية، يمر عبر ممر دريك بين أمريكا الجنوبية وشبه جزيرة أنتاركتيكا ، ثم ينقسم بفعل قوس سكوتيا شرقًا، حيث يتجه فرع دافئ ضحل شمالًا في تيار فوكلاند ، بينما يمر فرع أعمق عبر القوس شرقًا قبل أن ينعطف شمالًا أيضًا. وعند مروره بالمحيط الهندي، يعكس التيار تيار أغولاس ليشكل تيار أغولاس العائد ، قبل أن ينقسم بفعل هضبة كيرغولين ، ثم يتحرك شمالًا مرة أخرى. كما يُلاحظ انحرافه عند مروره فوق سلسلة جبال منتصف المحيط في جنوب شرق المحيط الهادئ.

ينشأ التيار القطبي بفعل الرياح الغربية القوية في خطوط العرض للمحيط الجنوبي.

في المناطق التي تتواجد فيها القارات، يمكن للرياح التي تهب على المياه السطحية الخفيفة أن تُراكم هذه المياه الخفيفة ببساطة على هذه القارات. أما في المحيط الجنوبي، فلا يمكن معادلة الزخم المكتسب من المياه السطحية بهذه الطريقة. توجد نظريات مختلفة حول كيفية موازنة التيار القطبي للزخم الناتج عن الرياح. يؤدي ازدياد الزخم الشرقي الناتج عن الرياح إلى انجراف كتل المياه بعيدًا عن محور دوران الأرض (أي شمالًا) نتيجة لقوة كوريوليس . يُوازن هذا النقل الإيكماني الشمالي بتدفق جنوبي مدفوع بالضغط أسفل أعماق أنظمة التلال الرئيسية. تربط بعض النظريات هذه التدفقات بشكل مباشر، مما يعني وجود صعود كبير للمياه العميقة الكثيفة داخل المحيط الجنوبي، وتحول هذه المياه إلى مياه سطحية خفيفة، وتحول المياه في الاتجاه المعاكس شمالًا. تربط هذه النظريات حجم التيار القطبي بالدوران الحراري الملحي العالمي ، وخاصة خصائص شمال المحيط الأطلسي.

بدلاً من ذلك، قد تنقل الدوامات المحيطية ، وهي المكافئ المحيطي للعواصف الجوية، أو التعرجات واسعة النطاق للتيار القطبي، الزخم مباشرةً إلى أسفل عمود الماء. ويعود ذلك إلى قدرة هذه التدفقات على إحداث تدفق صافٍ جنوباً في المنخفضات وتدفق صافٍ شمالاً فوق المرتفعات دون الحاجة إلى أي تغيير في الكثافة. عملياً، من المرجح أن تكون كل من الآليات الحرارية الملحية وآليات الدوامات/التعرجات ذات أهمية.

يتدفق التيار بسرعة تقارب 4 كيلومترات في الساعة (2.5 ميل في الساعة) فوق سلسلة جبال ماكواري جنوب نيوزيلندا. ^{[ 7 ]} يتغير التيار القطبي الجنوبي بمرور الوقت، ومن الأدلة على ذلك الموجة القطبية الجنوبية ، وهي تذبذب دوري يؤثر على مناخ معظم نصف الكرة الجنوبي. ^{[ 8 ]} وهناك أيضًا التذبذب القطبي الجنوبي ، الذي يتضمن تغيرات في موقع وقوة الرياح القطبية الجنوبية. وقد افترضت بعض الدراسات أن اتجاهات التذبذب القطبي الجنوبي تفسر الزيادة في حركة التيار القطبي الجنوبي خلال العقدين الماضيين.  

تتباين التقديرات المنشورة لبداية التيار القطبي الجنوبي، ولكن يُعتقد عمومًا أنه بدأ عند الحد الفاصل بين العصرين الإيوسيني والأوليغوسيني . وقد حدث انعزال القارة القطبية الجنوبية وتكوّن التيار القطبي الجنوبي مع فتح ممر تسمانيا وممر دريك ، عقب تفكك الجسر البري القطبي الجنوبي . يفصل ممر تسمانيا البحري شرق القارة القطبية الجنوبية عن أستراليا، ويُذكر أنه فُتح أمام حركة المياه قبل 33.5 مليون سنة. ^{[ 9 ]} أما توقيت فتح ممر دريك، بين أمريكا الجنوبية وشبه جزيرة أنتاركتيكا، فهو محل جدل أكبر. تشير الأدلة التكتونية والرسوبية إلى أنه ربما كان مفتوحًا قبل 34 مليون سنة؛ ^{[ 10 ]} وتتراوح تقديرات فتح ممر دريك بين 20 و40 مليون سنة. ^{[ 11 ]} يعزو العديد من الباحثين عزل القارة القطبية الجنوبية بفعل التيار إلى تسببها في تجلد القارة القطبية الجنوبية والتبريد العالمي في عصر الإيوسين . وقد أظهرت النماذج المحيطية أن فتح هذين الممرين حدّ من تقارب الحرارة القطبية وتسبب في انخفاض درجة حرارة سطح البحر بعدة درجات؛ كما أظهرت نماذج أخرى أن مستويات ثاني أكسيد الكربون _لعبت دورًا هامًا في تجلد القارة القطبية الجنوبية. ^{[ 11 ] [ 12 ]}   

تتغير دورة الجليد البحري في القطب الجنوبي موسمياً، حيث تكون كميته في أدنى مستوياتها خلال شهري فبراير ومارس، بينما يبلغ أقصى امتداد له خلال شهري أغسطس وسبتمبر. ^{[ 13 ]} ويتم رصد مستويات الجليد بواسطة الأقمار الصناعية منذ عام 1973. ويؤدي صعود المياه العميقة تحت الجليد البحري إلى جلب كميات كبيرة من المغذيات. ومع ذوبان الجليد، توفر مياه الذوبان الاستقرار، ويكون العمق الحرج أقل بكثير من عمق الاختلاط، مما يسمح بإنتاج أولي صافٍ إيجابي . ^{[ 14 ]} ومع انحسار الجليد البحري، تهيمن الطحالب العائمة على المرحلة الأولى من ازدهارها، ويتبع ذوبان الجليد جنوباً ازدهار قوي تهيمن عليه الدياتومات. ^{[ 14 ]}

يحدث ازدهار آخر للعوالق النباتية شمالاً بالقرب من منطقة التقارب القطبي الجنوبي ، حيث تتوفر المغذيات من الدورة الحرارية الملحية . يهيمن على ازدهار العوالق النباتية الدياتومات، وتتغذى عليها مجدافيات الأرجل في المحيط المفتوح، والكريل بالقرب من القارة. يستمر إنتاج الدياتومات طوال فصل الصيف، وتستمر أعداد الكريل، مما يجذب أعدادًا كبيرة من الحيتان ورأسيات الأرجل والفقمات والطيور والأسماك إلى المنطقة. ^{[ 14 ]}

يُعتقد أن ازدهار العوالق النباتية محدودٌ بالإشعاع الشمسي في فصل الربيع الجنوبي (نصف الكرة الجنوبي)، وبالحديد المتاح بيولوجيًا في فصل الصيف. ^{[ 15 ]} يتركز جزء كبير من النشاط البيولوجي في المنطقة على طول الجبهات الرئيسية للتيارات البحرية، وهي الجبهات شبه الاستوائية، وشبه القطبية الجنوبية، والقطبية الجنوبية، وهي مناطق ترتبط بتغيرات واضحة في درجات الحرارة. ^{[ 16 ]} يرتبط حجم العوالق النباتية وتوزيعها أيضًا بالجبهات البحرية.  توجد العوالق النباتية الدقيقة (أكبر من 20 ميكرومترًا) عند الجبهات البحرية وعلى حدود الجليد البحري، بينما توجد العوالق النباتية النانوية (أقل من 20 ميكرومترًا) بين الجبهات. ^{[ 17 ]} 

أظهرت دراسات مخزون العوالق النباتية في البحر الجنوبي أن التيار القطبي الجنوبي يهيمن عليه الدياتومات، بينما يزخر بحر ويديل بالكوكوليثوفوريدات والسيليكوفلاجيلات. وأظهرت مسوحات جنوب غرب المحيط الهندي تنوعًا في مجموعات العوالق النباتية بناءً على موقعها بالنسبة للجبهة القطبية، حيث تسود الدياتومات جنوب الجبهة، بينما تتواجد الدياتومات والسوطيات بكثافة أعلى شمالها. ^{[ 17 ]}

أُجريت بعض الأبحاث حول العوالق النباتية في القطب الجنوبي كمستودع للكربون . تُعدّ المساحات المائية المفتوحة المتبقية من ذوبان الجليد بيئات مثالية لتكاثر العوالق النباتية. تمتص هذه العوالق الكربون من الغلاف الجوي خلال عملية التمثيل الضوئي. وعندما تموت هذه التكاثرات وتغرق، يُمكن تخزين الكربون في الرواسب لآلاف السنين. يُقدّر أن هذا المستودع الطبيعي للكربون يُزيل 3.5  مليون طن من المحيطات سنويًا.  يُعادل هذا المقدار من الكربون المُمتص من المحيطات والغلاف الجوي 12.8  مليون طن من ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 18 ]}

في مايو 2008، قامت بعثة تضم 19 عالماً ^{[ 19 ]} بدراسة جيولوجيا وبيولوجيا ثمانية جبال بحرية في سلسلة جبال ماكواري ، بالإضافة إلى التيار القطبي الجنوبي، وذلك للتحقق من آثار تغير المناخ على المحيط الجنوبي. يدمج التيار القطبي الجنوبي مياه المحيطات الأطلسي والهندي والهادئ، ويحمل ما يصل إلى 150 ضعف حجم المياه المتدفقة في جميع أنهار العالم مجتمعة. وخلصت الدراسة إلى أن أي ضرر يلحق بالشعاب المرجانية في المياه الباردة التي يغذيها هذا التيار سيكون له أثر طويل الأمد. ^{[ 7 ]} بعد دراسة التيار القطبي الجنوبي، بات من الواضح أنه يؤثر بشكل كبير على المناخ الإقليمي والعالمي، فضلاً عن التنوع البيولوجي تحت الماء. ^{[ 20 ]} وقد وُصف هذا التيار مؤخراً بأنه "الذروة الطيفية للدوران العالمي خارج المداري عند ≈ 10^4 كيلومتر". ^{[ 21 ]}

يساعد التيار في الحفاظ على حطام السفن الخشبية عن طريق منع " ديدان السفن " التي تحفر الخشب من الوصول إلى أهداف مثل سفينة إرنست شاكلتون ، إندورانس . ^{[ 22 ]}

خلص تقرير "حالة الغلاف الجليدي" إلى أن التيار القطبي الجنوبي قد ضعف. وبحلول عام 2050، من المتوقع أن يفقد 20% من قوته، مما سيؤدي إلى "تأثيرات واسعة النطاق على دوران المحيطات والمناخ". كما فقدت مياه قاع بحر ويديل 30% من حجمها خلال السنوات الـ 32 الماضية، ومن المتوقع أن تتقلص مياه قاع القطب الجنوبي . سيؤثر هذا على دوران المحيطات، والمغذيات، والمحتوى الحراري، وعزل الكربون. ^{[ 23 ]} وتشير اليونسكو إلى أن التقرير يُشير لأول مرة إلى "إجماع علمي متزايد على أن ذوبان الصفائح الجليدية في جرينلاند والقارة القطبية الجنوبية، من بين عوامل أخرى، قد يُبطئ تيارات محيطية مهمة عند القطبين، مع عواقب وخيمة محتملة على شمال أوروبا الذي سيصبح أكثر برودة وارتفاع مستوى سطح البحر على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة". ^{[ 24 ]} وقد عززت هذه النتائج دراسة نُشرت عام 2025 في مجلة "رسائل البحوث البيئية" . ^{[ 25 ]}

• جزر دييغو راميريز ومتنزه دريك باسينج الوطني