Kan de Atlantische omloop de circulatie afsluiten?

Kan de Atlantische omloop de circulatie afsluiten?

Schema van het AMOC. De rode paden tonen warmer water dichter bij het oppervlak, terwijl de paarse paden kouder, dichter water laten zien dat zich op diepte beweegt. Credit: Met Office

Over het algemeen beschouwen we klimaatverandering als een geleidelijk proces: hoe meer broeikasgassen mensen uitstoten, hoe meer het klimaat zal veranderen. Maar zijn er "punten van geen terugkeer" die ons verplichten tot onomkeerbare verandering?

De "Atlantische meridionale omverwerping", bekend als "AMOC", is een van de belangrijkste huidige systemen in de oceanen ter wereld en speelt een cruciale rol bij het reguleren van het klimaat.

Het wordt aangedreven door een delicaat evenwicht tussen oceaantemperaturen en zoutgehalte, dat dreigt te worden verstoord door een verwarmend klimaat.

Het laatste onderzoek suggereert dat AMOC deze eeuw waarschijnlijk zal verzwakken, maar een instorting is zeer onwaarschijnlijk. Wetenschappers zijn er echter niet in geslaagd om precies te bepalen hoeveel opwarming AMOC langs een omslagpunt zou kunnen duwen.

Omvallen

De onderstaande afbeelding toont een illustratie van de AMOC. In de Noord-Atlantische Oceaan stroomt warm water van de subtropen naar het noorden in de buurt van het oppervlak en koud - en dus dichter - water stroomt zuidwaarts op diepte, meestal 2-4 km onder het oppervlak.

In het noorden wordt het warme oppervlaktewater gekoeld door de bovenliggende atmosfeer, omgezet in koud, dicht water en zinkt het om de diepe, zuidelijke tak te voeden. Elders opwelt het koude water en wordt het opgewarmd, waardoor de bovenste, warme tak opnieuw wordt gevoed en het circuit wordt voltooid.

Kan het AMOC instorten?

Het AMOC is kwetsbaar voor klimaatverandering. Naarmate de atmosfeer opwarmt door toenemende broeikasgassen, neemt het vermogen van de oceaan om warmte te verliezen van het Noord-Atlantische oppervlak af en wordt een van de drijvende factoren van de AMOC verzwakt.

Klimaatmodelprojecties van de opwarming van de aarde wijzen deze eeuw consequent op een verzwakking van het AMOC. De meest recente beoordelingen van de Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) - de vijfde beoordelingsrapport (AR5) en speciaal verslag over oceanen en cryosfeer in een veranderend klimaat (SROCC) - beide concluderen dat het AMOC 'zeer waarschijnlijk' in de 21e eeuw zal verzwakken.

Een dergelijke verzwakking zou een koelend effect hebben op het klimaat rond de Noord-Atlantische regio, omdat de warmtetoevoer naar het noorden wordt vertraagd. Dit effect is opgenomen in de klimaatprojecties, maar het directe opwarmingseffect van stijgende concentraties van broeikasgassen is sterker, dus het netto resultaat verwarmt nog steeds boven landregio's.

Maar meer dramatische veranderingen zijn theoretisch mogelijk. Een "omslagpunt" kan bestaan ​​waarboven het huidige sterke AMOC onhoudbaar wordt.

Bewijs hiervoor gaat terug naar a baanbrekend papier gepubliceerd in 1961 door een van de vaders van de moderne oceanografie, Henry Stommel. Stommel realiseerde zich dat de AMOC een soort competitie is tussen de effecten van temperatuur en zoutgehalte, die beide de dichtheid van zeewater beïnvloeden.

Kan de Atlantische omloop de circulatie afsluiten?

De onderstaande afbeelding illustreert de verschillende mogelijke AMOC-staten. In het klimaat van vandaag domineert de temperatuur en het koude, dichte water met hoge breedtegraad zorgt voor een sterke AMOC (rode curve). Maar in andere klimaatstaten is het mogelijk om zoet water (van regenval of ijssmelt) het water met hoge breedtegraad op te frissen - en dus te verlichten; in dit geval is het water niet dicht genoeg om de AMOC aan te drijven, die instort (blauwe curve).

Als de zoetwaterinvoer in de Atlantische Oceaan sterk genoeg zou zijn - bijvoorbeeld door snel smelten van de Groenlandse ijskap - zou de blauwe stip in de figuur naar rechts bewegen. Volgens het model van Stommel wordt de sterke AMOC-staat (rood) op een gegeven moment onhoudbaar en stort de AMOC in de "uit" -stand (blauw). Dan, zelfs als de klimaatverandering later zou worden omgekeerd (de blauwe stip naar links op de afbeelding), zou de AMOC op de blauwe curve blijven en niet opnieuw inschakelen totdat het klimaat de huidige omstandigheden voorbij had overschreden in de andere kant. Dit fenomeen staat bekend als "hysteresis".

Kan de Atlantische omloop de circulatie afsluiten?

Omslagpunten en hysterese van het AMOC in het eenvoudige model van Stommel. Mogelijke toestanden van de AMOC zijn afhankelijk van de hoeveelheid zoetwaterinvoer in de Atlantische Oceaan (x-as). AMOC-sterkte wordt weergegeven op de y-as. [Merk op dat beide worden gemeten in Sverdrups (Sv), waar 1 Sv staat voor een miljoen kubieke meter water dat per seconde wordt getransporteerd.] Bij een lage zoetwaterinvoer domineert de temperatuur de stroming en is alleen een sterke AMOC mogelijk (rode curve). Voor een hoge zoetwaterinvoer is alleen een ingestorte toestand mogelijk (blauwe curve). Tussendoor zijn beide toestanden mogelijk. Als de zoetwaterinvoer zou stijgen boven een kritieke waarde (het omslagpunt), zou de AMOC instorten. Zelfs als de zoetwaterinvoer in zijn oorspronkelijke staat zou worden teruggebracht, zou de AMOC uitgeschakeld blijven. Credit: Met Office.

Lange termijn projecties

Het idee van Stommel is in de loop der jaren geëvolueerd, maar het fundamentele inzicht is nog steeds relevant. Er is evilijkheid dat AMOC-veranderingen mogelijk een rol hebben gespeeld in enkele belangrijke klimaatverschuivingen in het verleden - meest recent rond 8,200 jaar geleden toen de wereld uit de laatste ijstijd kwam.

In die tijd werd een enorm meer in het noordwesten van Canada tegengehouden door een ijsmuur. Terwijl de temperaturen warmer werden, stortte de ijsmuur in, het afzetten van het zoete water van het meer naar de Noord-Atlantische Oceaan en het onderbreken van de AMOC. Een grote koeling op dit moment is te zien in paleoklimatische records in Noord-Amerika, Groenland en Europa.

Alomvattende klimaatmodellen projecteren over het algemeen geen volledige uitschakeling van het AMOC in de 21e eeuw, maar recentelijk zijn modellen verder in de toekomst uitgevoerd. Onder scenario's van aanhoudende hoge broeikasgasconcentraties, een aantal modellen projecteert een effectieve AMOC-uitschakeling tegen 2300.

Modelprojecties van het toekomstige AMOC lopen echter sterk uiteen. Als gevolg hiervan is het onwaarschijnlijk dat de wetenschappelijke gemeenschap in de nabije toekomst enige convergentie zal zien met betrekking tot de vraag welk niveau van de opwarming van de aarde tot een AMOC-sluiting zou leiden.

Hoewel het fundamentele mechanisme dat het AMOC destabiliseert in het oorspronkelijke model van Stommel belangrijk lijkt te zijn in klimaatmodellen, zijn er andere processen die proberen het AMOC te stabiliseren. Veel van deze processen zijn moeilijk kwantitatief te modelleren, vooral met de beperkte resolutie die mogelijk is met de huidige rekenkracht. Onze AMOC-projecties zullen dus nog geruime tijd onzeker blijven.

Rekening houdend met al het bewijsmateriaal concludeerden de IPCC's AR5 en SROCC dat een ineenstorting van AMOC vóór 2100 "erg onwaarschijnlijk”(Pdf). De impact van het passeren van een AMOC-omslagpunt zou echter enorm zijn, dus het wordt het best gezien als een scenario met "lage waarschijnlijkheid, hoge impact".

Wat zijn de gevolgen van een ineenstorting?

Klimaatmodellen kunnen worden gebruikt om de impact op het klimaat te beoordelen als de AMOC volledig zou afsluiten. Door in een model grote hoeveelheden zoet water aan de Noord-Atlantische Oceaan toe te voegen, verlichten wetenschappers het koude, dichte water dat de onderste tak van de lus vormt kunstmatig. Dit stopt het AMOC en we kunnen dan kijken naar de impact op het klimaat.

De onderstaande figuur illustreert de veranderingen die resulteren in een dergelijk experiment. Uitschakeling van de AMOC resulteert in een koeling (blauwe schaduw) van het hele noordelijk halfrond, met name de regio's die zich het dichtst bij de zone van Noord-Atlantisch warmteverlies (de "radiator" van het Noord-Atlantische centrale verwarmingssysteem) bevinden. In deze regio's overtreft de koeling de verwachte opwarming door broeikasgassen, dus een volledige stillegging in de 21e eeuw, hoewel zeer onwaarschijnlijk, zou kunnen resulteren in een netto koeling in regio's zoals West-Europa.

Kan de Atlantische omloop de circulatie afsluiten?

Gemodelleerde verandering in oppervlaktetemperatuur (C) na een kunstmatig geïnduceerde ineenstorting van de AMOC. Shading geeft afkoeling (blauw) of opwarming (oranje en rood) aan. Overgenomen met toestemming van Springer. Jackson et al. (2015) Wereldwijde en Europese klimaateffecten van een vertraging van de AMOC in een hoge resolutie GCM, Climate Dynamics.

Andere effecten zijn grote verschuivingen in regenpatronen, toename van winterstormen boven Europa en een stijging van de zeespiegel tot 50 cm rond het Noord-Atlantische bekken. In veel regio's zouden deze effecten de trends als gevolg van de opwarming van de aarde verergeren.

Hoewel dergelijke modelexperimenten kunstmatig zijn "wat als?" scenario's, ze illustreren de omvang van de veranderingen die kunnen voortvloeien uit een ineenstorting van AMOC. De effecten op landbouw, natuur, vervoer, energievraag en kustinfrastructuur zouden complex zijn, maar we kunnen er zeker van zijn dat er grote sociaaleconomische gevolgen zouden zijn. Bijvoorbeeld, een studie toonde een vermindering van 50% van de grasproductiviteit in de belangrijkste weidegebieden van het westen van het VK en Ierland.

Wat kan er worden gedaan aan het risico van een instorting?

Zoals hierboven uitgelegd, zijn wetenschappers op een of andere manier niet in staat om vol vertrouwen een niveau van opwarming van de aarde te definiëren waarbij de AMOC het risico loopt een omslagpunt te passeren.

Het is echter mogelijk om het risico op instorting van AMOC te beheersen, zelfs zonder te weten hoe waarschijnlijk het is.

Om een ​​binnenlandse analogie te nemen: ik weet dat het mogelijk is, maar onwaarschijnlijk, dat mijn huis zal afbranden - het is een gebeurtenis met een lage waarschijnlijkheid en een grote impact. Ik heb niet veel idee hoe waarschijnlijk het is dat ik brand zal hebben, maar ik kan het risico toch beheren door de elektrische bedrading te laten controleren en door rookmelders te installeren. De bedradingscontrole verkleint de kans op brand, terwijl het rookalarm me vroegtijdig waarschuwt als een brand begint, zodat de impact kan worden verminderd - door het huis te evacueren en de brandweer te bellen.

Onlangs, samen met collega's van de Universiteit van Exeter, hebben we de mogelijkheid onderzocht om een ​​systeem voor vroegtijdige waarschuwing voor AMOC-fooien te ontwikkelen.

Met behulp van een eenvoudig model, we hebben aangetoond dat de manier waarop het zoutgehalte van de subtropische en subpolaire Atlantische Oceaan in de loop van de tijd evolueert, een vroege indicatie kan geven als het AMOC op weg is naar een ineenstorting, mogelijk tientallen jaren voordat er in het AMOC zelf een grote verzwakking is waargenomen.

Het is nog vroeg voor dit onderzoek, maar door een dergelijke indicator te volgen, kan het mogelijk zijn om meer tijd te geven om de gevolgen van een ineenstorting van het AMOC voor te bereiden, of om agressievere maatregelen ter beperking van de klimaatverandering te nemen om het AMOC op een stabieler pad te krijgen .

Uitstaande vragen

Naarmate de wereld de uitdagingen van het halen van de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs aangaat, neemt de belangstelling voor klimaatroutes toe tijdelijk voorbij schieten het uiteindelijke doelniveau. Het is belangrijk dat dergelijke overschrijdingen geen onomkeerbare drempels overschrijden op weg naar de eindbestemming, dus onderzoek naar kantelpunten moet theoretische resultaten koppelen aan deze meer praktische vragen.

Veel van de modellering van AMOC-kantelpunten tot op heden heeft geïdealiseerde scenario's van zoetwaterinvoer in de Noord-Atlantische Oceaan gebruikt. Dit is relevant voor sommige AMOC-veranderingen in het verleden, maar om toekomstige klimaatverandering te modelleren, moeten we begrijpen wat er gebeurt wanneer opwarming en verfrissing samen plaatsvinden.

Dit is een uitdagender probleem omdat het aantal relevante processen en feedbacks wordt verhoogd. Sommige van deze processen werken op kleine schaal die modellen moeilijk kunnen oplossen met de huidige rekenkracht. Het verbeteren van de modellering van belangrijke AMOC-processen vergt geduld en toewijding op de lange termijn, maar zal uiteindelijk dividenden uitbetalen in meer zelfverzekerde AMOC-voorspellingen.

Onderzoek naar vroege waarschuwing voor AMOC-instorting staat nog in de kinderschoenen, maar kan een vruchtbare manier zijn om op het risico te reageren. Eén ding is zeker: vroegtijdige waarschuwing vereist voortdurende observaties van belangrijke aspecten van de AMOC.

AMOC monitoring is in 2004 een nieuw tijdperk ingegaan SNEL-MOCHA, een reeks afgemeerde instrumenten die de breedte van de Atlantische Oceaan overspant op 26.5 graden noorderbreedte en zorgt voor continue monitoring van de AMOC. Voordien waren er slechts vijf momentopnamen van de circulatie verspreid over 47 jaar.

De resultaten hebben ons begrip van hoe de AMOC in de tijd varieert al veranderd: bijvoorbeeld een onverwachte duik in het AMOC - waargenomen in het najaar van 2009 - wordt verondersteld een rol te hebben gespeeld in de ongewoon koude Europese winters van 2009-10 en 2010-11.

Meer recent, een vergelijkbare bewakingsarray is verder naar het noorden in de subpolaire Atlantische Oceaan geïnstalleerd. Samen met continue metingen van temperatuur en zoutgehalte van drijvende Argo-drijvers, oceanografen hebben nu een ongekende database om dit cruciale element van ons klimaatsysteem te bestuderen en de wereld de kans te geven zich voor te bereiden op eventuele nare verrassingen.

Over de auteur

Dr. Richard Wood, die de groep klimaat, cryosfeer en oceanen leidt in het Britse Met Office Hadley Centre. Dr. Laura Jackson, een wetenschapper in dezelfde groep.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Carbon Briefing

books_causes

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}

NIEUWSTE VIDEO'S

Kleine Plankton Drive-processen in de oceaan die tweemaal zoveel koolstof vastleggen als wetenschappers dachten
Kleine Plankton Drive-processen in de oceaan die tweemaal zoveel koolstof vastleggen als wetenschappers dachten
by Ken Buesseler
De oceaan speelt een grote rol in de wereldwijde koolstofcyclus. De drijvende kracht komt van klein plankton dat…
Klimaatverandering bedreigt de drinkwaterkwaliteit over de grote meren
Klimaatverandering bedreigt de drinkwaterkwaliteit over de grote meren
by Gabriel Filippelli en Joseph D. Ortiz
'Niet drinken / niet koken' is niet wat iemand wil horen over het kraanwater van hun stad. Maar de gecombineerde effecten van ...
Praten over energieverandering kan de impasse in het klimaat doorbreken
Praten over energieverandering kan de klimaatimpuls doorbreken
by InnerSelf Staff
Iedereen heeft energieverhalen, of het nu gaat om een ​​familielid dat aan een booreiland werkt, een ouder die een kind leert draaien ...
Gewassen kunnen worden geconfronteerd met dubbele problemen door insecten en een warm klimaat
Gewassen kunnen worden geconfronteerd met dubbele problemen door insecten en een warm klimaat
by Gregg Howe en Nathan Havko
Al duizenden jaren zijn insecten en de planten waarmee ze zich voeden bezig met een co-evolutionaire strijd: eten of niet zijn ...
Om nulemissies te bereiken, moet de overheid hindernissen aanpakken die mensen van elektrische auto's afzetten
Om nulemissies te bereiken, moet de overheid hindernissen aanpakken die mensen van elektrische auto's afzetten
by Swapnesh Masrani
De Britse en Schotse regering hebben ambitieuze doelen gesteld om in 2050 en 2045 koolstofarm te worden met een netto-uitstoot van nul ...
De lente komt eerder in de VS aan, en dat is niet altijd goed nieuws
De lente komt eerder in de VS aan, en dat is niet altijd goed nieuws
by Theresa Crimmins
In een groot deel van de Verenigde Staten heeft een opwarmend klimaat de komst van de lente versneld. Dit jaar is geen uitzondering.
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
De laatste ijstijd vertelt ons waarom we ons zorgen moeten maken over een verandering in temperatuur van 2 ℃
by Alan N Williams, et al
Het laatste rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) stelt dat zonder een substantiële afname ...
Een Georgia Town haalt de helft van zijn elektriciteit uit Solar Farm van president Jimmy Carter
Een Georgia Town haalt de helft van zijn elektriciteit uit Solar Farm van president Jimmy Carter
by Johnna Crider
Plains, Georgia, is een kleine stad net ten zuiden van Columbus, Macon en Atlanta en ten noorden van Albany. Het is de…

LAATSTE ARTIKELEN

Orkanen en andere rampen met extreem weer vragen sommige mensen te verhuizen en vallen anderen op hun plaats
Orkanen en andere rampen met extreem weer vragen sommige mensen te verhuizen en vallen anderen op hun plaats
by Jack DeWaard
Als het lijkt alsof extreme weersrampen zoals orkanen en bosbranden steeds vaker, ernstiger en ...
Als alle auto's elektrisch zouden zijn, zou de koolstofuitstoot in het VK met 12% dalen
Als alle auto's elektrisch zouden zijn, zou de koolstofuitstoot in het VK met 12% dalen
by George Milev en Amin Al-Habaibeh
De COVID-19-vergrendeling heeft geleid tot minder vervuiling en emissies in het VK en de rest van de wereld, wat een duidelijk ...
De Braziliaanse Jair Bolsonaro is verwoestende inheemse landen, met de wereld afgeleid
De Braziliaanse Jair Bolsonaro is verwoestende inheemse landen, met de wereld afgeleid
by Brian Garvey en Mauricio Torres
De Amazone-branden van 2019 veroorzaakten het grootste verlies van één jaar aan Braziliaans bos in tien jaar. Maar met de wereld in de ...
Waarom landen de emissies niet berekenen van goederen die ze importeren
Waarom landen de emissies niet berekenen van goederen die ze importeren
by Sarah McLaren
Ik zou graag willen weten of de koolstofemissies van Nieuw-Zeeland van 0.17% de emissies omvatten die zijn geproduceerd door vervaardigde producten
Groene reddingsoperaties: vertrouwen op COXNUMX-compensatie zal vervuilende luchtvaartmaatschappijen van de haak slaan
Groene reddingsoperaties: vertrouwen op COXNUMX-compensatie zal vervuilende luchtvaartmaatschappijen van de haak slaan
by Ben Christopher Howard
De pandemie van het coronavirus heeft duizenden vliegtuigen aan de grond gehouden, wat heeft bijgedragen aan de grootste jaarlijkse daling van CO₂ ooit ...
Langere groeiseizoenen hebben een beperkt effect op de bestrijding van klimaatverandering
Langere groeiseizoenen hebben een beperkt effect op de bestrijding van klimaatverandering
by Alemu Gonsamo
Klimaatopwarming leidt tot vroege lente en vertraagde herfst in koudere omgevingen, waardoor planten kunnen groeien voor een ...
Zowel conservatieven als liberalen willen een toekomst voor groene energie, maar om verschillende redenen
Zowel conservatieven als liberalen willen een toekomst voor groene energie, maar om verschillende redenen
by Deidra Miniard et al
Politieke verdeeldheid is tegenwoordig een groeiend element in de Verenigde Staten, of het nu gaat om huwelijk over partijgrenzen heen, ...
Hoe de klimaatimpact van rundvlees zich verhoudt tot plantaardige alternatieven
Hoe de klimaatimpact van rundvlees zich verhoudt tot plantaardige alternatieven
by Alexandra Macmillan en Jono Drew
Ik vraag me af over de klimaatimpact van veganistisch vlees versus rundvlees. Hoe verhoudt een sterk verwerkt pasteitje zich tot ...