Kunne Atlanterhavets omvendte sirkulasjon slå seg av?

Kunne Atlanterhavets omvendte sirkulasjon slå seg av?

Skjematisk av AMOC. De røde traseene viser varmere vann nærmere overflaten, mens de lilla stiene viser kaldere, tettere vann som beveger seg på dybden. Kreditt: Met Office

Generelt tenker vi på klimaendringer som en gradvis prosess: jo mer klimagasser som mennesker slipper ut, jo mer vil klimaet endre seg. Men er det noen "poeng med tilbakekomst" som forplikter oss til irreversibel forandring?

“Atlantic Meridional Overturning Circulation”, kjent som “AMOC”, er et av de viktigste nåværende systemene i verdens hav og spiller en avgjørende rolle i reguleringen av klimaet.

Det er drevet av en delikat balanse av havtemperaturer og saltholdighet, som risikerer å bli opprørt av et varmende klima.

Den siste forskningen antyder at AMOC sannsynligvis vil svekke dette århundret, men en kollaps er svært usannsynlig. Imidlertid er forskere på en måte fra å være i stand til å definere nøyaktig hvor mye oppvarming kan skyve AMOC forbi et tippepunkt.

velt

Figuren nedenfor viser en illustrasjon av AMOC. I Nord-Atlanteren reiser varmt vann fra subtropene nordover nær overflaten og kaldt - og følgelig mer tett - vann reiser sørover på dybden, typisk 2–4 km under overflaten.

I nord blir det varme overflatevannet avkjølt av den overliggende atmosfæren, omdannet til kaldt, tett vann og synker for å forsyne den dype, sørlige grenen. Andre steder blir det kalde vannet oppvarmet, og det forsynes med den øvre, varme grenen og fullfører kretsløpet.

Kan AMOC kollapse?

AMOC er sårbar for klimaendringer. Når atmosfæren varmer på grunn av økende klimagasser, reduseres havets evne til å miste varme fra Nord-Atlanterhavsoverflaten, og en av drivfaktorene til AMOC svekkes.

Fremskrivninger av klimamodeller av global oppvarming i dette århundret peker konsekvent på en svekkelse av AMOC. De nyeste vurderingene av Mellomstatslig panel for klimaendringer (IPCC) - den femte vurderingsrapport (AR5) og spesiell rapport om hav og kryosfære i et klima i endring (SROCC) - begge konkluderer med at AMOC er "veldig sannsynlig" å svekke i løpet av det 21. århundre.

En slik svekkelse vil ha en avkjølende effekt på klimaet rundt Nord-Atlanteren, ettersom den nordlige varmeforsyningen bremses opp. Denne effekten er inkludert i klimaprognosene, men den direkte oppvarmingseffekten fra økende konsentrasjoner av klimagasser er sterkere, slik at nettoresultatet fortsatt varmer over landområder.

Men mer dramatiske endringer er teoretisk mulig. Et "tippepunkt" kan eksistere som den nåværende sterke AMOC blir uholdbar.

Bevis for dette går tilbake til a seminal papir utgitt i 1961 av en av fedrene til moderne oseanografi, Henry Stommel. Stommel innså at AMOC er en slags konkurranse mellom effektene av temperatur og saltholdighet, som begge påvirker tettheten av sjøvann.

Kunne Atlanterhavets omvendte sirkulasjon slå seg av?

Figuren nedenfor illustrerer de forskjellige mulige AMOC-tilstandene. I dagens klima dominerer temperaturen og det kalde, tette høye breddegradet driver en sterk AMOC (rød kurve). Men i andre klimatilstander er det mulig for ferskvann (fra nedbør eller issmelting) å friske - og slik lette - vannet med høy breddegrad; i dette tilfellet er vannet ikke tett nok til å drive AMOC, som kollapser (blå kurve).

Hvis ferskvannstilførselen til Atlanterhavet var sterk nok - fra hurtig smelting av for eksempel Grønlandsisen, ville den blå prikken bevege seg til høyre i figuren. I følge Stommels modell blir den sterke AMOC-staten (rød) på et tidspunkt uholdbar og AMOC kollapser til “av” -staten (blå). Selv om de drivende klimaendringene senere ble snudd (den blå prikken beveget seg tilbake til venstre på figuren), ville AMOC holde seg på den blå kurven og ville ikke slå på igjen før klimaet hadde overskredet dagens forhold i motsatt retning. Dette fenomenet er kjent som "hysterese".

Kunne Atlanterhavets omvendte sirkulasjon slå seg av?

Tippepunkter og hysterese av AMOC i Stommel sin enkle modell. Mulige tilstander i AMOC avhenger av mengden ferskvannstilførsel til Atlanterhavet (x-aksen). AMOC styrke vises på y-aksen. [Merk at begge er målt i Sverdrups (Sv), der 1 Sv betegner en million kubikkmeter vann transportert per sekund.] Når det er lite ferskvannsinngang, dominerer temperaturen strømmen og bare en sterk AMOC er mulig (rød kurve). For høy tilførsel av ferskvann er bare en kollapset tilstand mulig (blå kurve). I mellom er begge stater mulige. Hvis ferskvannstilførselen skulle øke utover en kritisk verdi (tippepunktet), ville AMOC kollapse. Selv om ferskvannstilførselen ble returnert til sin opprinnelige tilstand, ville AMOC fortsatt være av. Kreditt: Met Office.

Langsiktige anslag

Stomels idé har utviklet seg gjennom årene, men den grunnleggende innsikten er fremdeles relevant. Det er evidance at AMOC-endringer kan ha spilt en rolle i noen store klimaforskyvninger fra fortiden - sist for rundt 8,200 XNUMX år siden da verden vokste fram fra forrige istid.

På den tiden ble en enorm innsjø i Nord-Canada holdt tilbake av en ismur. Da temperaturene varmet, falt isveggen sammen, avsette ferskvannet fra innsjøen inn i Nord-Atlanteren og avbryter AMOC. En stor nedkjøling på dette tidspunktet kan sees i paleoklimatiske poster over Nord-Amerika, Grønland og Europa.

Omfattende klimamodeller projiserer generelt ikke en fullstendig avstengning av AMOC i det 21. århundre, men nylig har modeller blitt kjørt lenger inn i fremtiden. Under scenarier av fortsatte høye klimagasskonsentrasjoner, en rekke modeller prosjekt en effektiv AMOC-avslutning innen 2300.

Modelle fremskrivninger av fremtidens AMOC varierer imidlertid stort. Som et resultat, på spørsmålet om hvilket nivå av global oppvarming som vil føre til en AMOC-avslutning, er det lite sannsynlig at det vitenskapelige samfunnet vil se noen konvergens i løpet av den nærmeste fremtiden.

Mens den grunnleggende mekanismen som destabiliserer AMOC i Stommel sin opprinnelige modell ser ut til å være viktig i klimamodeller, er det andre prosesser som prøver å stabilisere AMOC. Mange av disse prosessene er vanskelige å modellere kvantitativt, spesielt med den begrensede oppløsningen som er mulig med dagens datakraft. Så våre AMOC-anslag vil fortsette å være gjenstand for ganske usikkerhet i noen tid fremover.

IPCCs AR5 og SROCC konkluderte med alle bevisene, og konkluderte med at en AMOC-kollaps før 2100 var "veldig usannsynlig”(Pdf). Imidlertid ville virkningene av å passere et AMOC-tippepunkt være enorme, så det blir best sett på som et "lite sannsynlighet, med stor innvirkning" -scenario.

Hva vil være virkningene av et kollaps?

Klimamodeller kan brukes til å vurdere påvirkningen på klima hvis AMOC skulle stenge helt. Ved å legge store mengder ferskvann til Nord-Atlanteren i en modell, lyser forskere kunstig det kalde, tette vannet som danner den nedre grenen av løkken. Dette stopper AMOC, og vi kan deretter se på påvirkningen på klimaet.

Figuren nedenfor illustrerer endringene som resulterer i ett slikt eksperiment. Avslutning av AMOC resulterer i en avkjøling (blå skyggelegging) av hele den nordlige halvkule, særlig regionene nærmest sonen for Nord-Atlanterhavets varmetap ("radiatoren" til det nordatlantiske sentralvarmesystemet). I disse regionene overstiger avkjølingen den forventede oppvarmingen på grunn av klimagasser, så en fullstendig avstengning i det 21. århundre, selv om det er veldig usannsynlig, kan føre til en netto avkjøling i regioner som Vest-Europa.

Kunne Atlanterhavets omvendte sirkulasjon slå seg av?

Modellert endring i overflatetemperatur (C) etter en kunstig indusert kollaps av AMOC. Skyggelegging indikerer kjøling (blå) eller oppvarming (oransje og rød). Trykt på nytt med tillatelse fra Springer. Jackson et al. (2015) Globale og europeiske klimakonsekvenser av en nedgang i AMOC i en høyoppløselig GCM, Climate Dynamics.

Andre påvirkninger inkluderer store forskyvninger i nedbørsmønstre, økning i vinterstorm over Europa og en havnivåstigning på opptil 50 cm rundt det nordatlantiske bassenget. I mange regioner vil disse effektene forverre trendene på grunn av global oppvarming.

Mens slike modelleksperimenter er kunstige "hva om?" scenarier, illustrerer de størrelsen på endringene som kan være resultatet av en AMOC-kollaps. Effektene på jordbruk, dyreliv, transport, energietterspørsel og kystinfrastruktur vil være kompliserte, men vi kan være sikre på at det vil ha store samfunnsøkonomiske konsekvenser. For eksempel, en studie viste 50% reduksjon i gressproduktivitet i store beiteområder i det vestlige Storbritannia og Irland.

Hva kan gjøres med risikoen for en kollaps?

Som forklart ovenfor, er forskere et stykke fra å være i stand til å trygt definere et nivå av global oppvarming der AMOC vil være i fare for å krysse et tippepunkt.

Imidlertid kan det være mulig å håndtere risikoen for AMOC-kollaps, selv uten å vite hvor sannsynlig det er.

For å ta en innenlandsk analogi: Jeg vet at det er mulig, men usannsynlig, at huset mitt vil brenne ned - det er en begivenhet med lite sannsynlighet og stor innvirkning. Jeg har ikke så god anelse om hvor sannsynlig det er at jeg vil ha brann, men jeg kan uansett styre risikoen ved å få kontrollert de elektriske ledningene og installere røykvarsler. Ledningssjekken reduserer sjansen for brann, mens røykvarsleren gir meg tidlig advarsel om en brann starter slik at påvirkningen kan reduseres - ved å evakuere huset og ringe brannvesenet.

Nylig, sammen med kolleger på University of Exeter, har vi undersøkt muligheten for å utvikle et system for tidlig varsling for tipping av AMOC.

Ved hjelp av en enkel modell, vi har vist at måten saltholdighetene i det subtropiske og subpolare Atlanterhavet utvikler seg over tid, kan gi en tidlig indikasjon om AMOC er på vei til en kollaps, muligens flere tiår før noen større svekkelse har blitt sett i selve AMOC.

Det er tidlige dager for denne forskningen, men ved å overvåke en slik indikator kan det være mulig å gi mer tid til å forberede seg på konsekvensene av en AMOC-kollaps, eller å vedta mer aggressive tiltak for å redusere klimaendringene for å få AMOC til en mer stabil vei .  

Utestående spørsmål

Når verden får tak i utfordringene med å oppfylle målene i klimaforliket i Paris, øker interessen for klimaforhold overskride midlertidig det endelige målnivået. Det er viktig at slike overskridelser ikke krysser noen irreversible terskler på vei til den endelige destinasjonen, så forskning på tippepunkter må knytte teoretiske resultater til disse mer praktiske spørsmålene.

Mye av modelleringen av AMOC-tippepunkter til dags dato har brukt idealiserte scenarier med ferskvannstilførsel til Nord-Atlanteren. Dette er relevant for noen tidligere AMOC-endringer, men for å modellere fremtidige klimaendringer må vi forstå hva som skjer når oppvarming og oppfrisking foregår sammen.

Dette er et mer utfordrende problem fordi antallet relevante prosesser og tilbakemeldinger økes. Noen av disse prosessene fungerer i små skalaer som modeller sliter med å løse med dagens datakraft. Å forbedre modelleringen av viktige AMOC-prosesser trenger tålmodighet og langsiktig forpliktelse, men vil til slutt betale utbytte i mer selvsikre AMOC-spådommer.

Forskning om tidlig varsel om AMOC-kollaps er i sin spede begynnelse, men kan være en fruktbar måte å svare på risikoen på. En ting er sikkert: tidlig varsling vil kreve kontinuerlige observasjoner av sentrale aspekter ved AMOC.

AMOC-overvåking gikk inn i en ny tid i 2004 med RAPID-MOCHA, en rekke fortøyde instrumenter som spenner over bredden av Atlanterhavet på 26.5 grader nord og gir kontinuerlig overvåking av AMOC. Før dette hadde det bare vært fem øyeblikksbilder av sirkulasjonen spredt over 47 år.

Resultatene har allerede endret vår forståelse av hvordan AMOC varierer i tid: for eksempel en uventet dukkert i AMOC - observert høsten 2009 - antas å ha spilt en rolle i de uvanlig kalde europeiske vintrene 2009-10 og 2010-11.

Mer nylig, a lignende overvåkningsoppstilling er installert lenger nord i det subpolare Atlanterhavet. Sammen med kontinuerlige målinger av temperatur og saltholdighet fra drivende Argo-flyter, har oseanografer nå en enestående database for å studere dette viktige elementet i klimasystemet vårt og gi verden en sjanse til å forberede seg på eventuelle ekle overraskelser.

Om forfatteren

Dr. Richard Wood, som leder klima-, kryosfære- og havgruppen ved Storbritannias Met Office Hadley Centre. Dr Laura Jackson, en forsker i samme gruppe.

Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på Carbon Brief

books_causes

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook icontwitter ikonetyoutube-ikonetinstagram ikonpintrest-ikonetrss ikon

 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon

SENESTE VIDEOER

Den store klimamigrasjonen har begynt
Den store klimamigrasjonen har begynt
by super~~POS=TRUNC
Klimakrisen tvinger tusenvis over hele verden til å flykte ettersom deres hjem blir stadig ubeboelig.
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
by Alan N Williams, et al
Den siste rapporten fra klimapanelet (IPCC) uttaler at uten vesentlig reduksjon ...
Jorden har vært beboelig i milliarder av år - nøyaktig hvor heldige vi fikk?
Jorden har vært beboelig i milliarder av år - nøyaktig hvor heldige vi fikk?
by Toby Tyrrell
Det tok evolusjon 3 eller 4 milliarder år å produsere Homo sapiens. Hvis klimaet hadde sviktet helt en gang i det ...
Hvordan kartlegging av været 12,000 XNUMX år siden kan bidra til å forutsi fremtidige klimaendringer
Hvordan kartlegging av været 12,000 XNUMX år siden kan bidra til å forutsi fremtidige klimaendringer
by Brice Rea
Slutten av den siste istiden, for rundt 12,000 år siden, var preget av en siste kald fase kalt Younger Dryas ...
Det kaspiske hav vil falle med 9 meter eller mer i løpet av dette århundret
Det kaspiske hav vil falle med 9 meter eller mer i løpet av dette århundret
by Frank Wesselingh og Matteo Lattuada
Tenk deg at du er på kysten og ser ut mot havet. Foran deg ligger 100 meter karrig sand som ser ut som en ...
Venus var nok en gang jordlignende, men klimaendringene gjorde det ubeboelig
Venus var nok en gang jordlignende, men klimaendringene gjorde det ubeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lære mye om klimaendringer fra Venus, vår søsterplanet. Venus har for øyeblikket en overflatetemperatur på ...
Fem klimatroer: Et kollisjonskurs i feil informasjon om klima
The Five Climate Disbeliefs: A Crash Course in Climate Desinformation
by John Cook
Denne videoen er et kollisjonskurs i misinformasjon om klimaet, og oppsummerer de viktigste argumentene som brukes til å tvile på virkeligheten ...
Arktis har ikke vært så varmt i 3 millioner år, og det betyr store endringer for planeten
Arktis har ikke vært så varmt i 3 millioner år, og det betyr store endringer for planeten
by Julie Brigham-Grette og Steve Petsch
Hvert år krymper havisen i Polhavet til et lavt punkt i midten av september. I år måler den bare 1.44 ...

SISTE ARTIKLER

grønn energi2 3
Fire grønne hydrogenmuligheter for Midtvesten
by Christian Tae
For å avverge en klimakrise, må Midtvesten, som resten av landet, fullstendig dekarbonisere økonomien ved å …
ug83qrfw
Stor barriere for å kreve respons må opphøre
by John Moore, On Earth
Hvis føderale regulatorer gjør det rette, kan strømkunder over hele Midtvesten snart kunne tjene penger mens ...
trær å plante for klima2
Plant disse trærne for å forbedre bylivet
by Mike Williams-Rice
En ny studie fastslår levende eik og amerikanske plataner som mestere blant 17 "supertrær" som vil bidra til å gjøre byer...
havbunnen i nord
Hvorfor vi må forstå havbunnsgeologi for å utnytte vindene
by Natasha Barlow, førsteamanuensis i kvartær miljøendring, University of Leeds
For ethvert land som er velsignet med enkel tilgang til det grunne og vindfulle Nordsjøen, vil havvind være nøkkelen til å møte nett...
3 brannleksjoner for skogbyer da Dixie Fire ødelegger historiske Greenville, California
3 brannleksjoner for skogbyer da Dixie Fire ødelegger historiske Greenville, California
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
Et brann som brenner i varm, tørr fjellskog feide gjennom Gold Rush -byen Greenville, California, 4. august,…
Kina kan møte energi- og klimamål som begrenser kullkraften
Kina kan møte energi- og klimamål som begrenser kullkraften
by Alvin Lin
På Leader's Climate Summit i april lovet Xi Jinping at Kina strengt vil kontrollere kullkraft ...
Blått vann omgitt av dødt hvitt gress
Kart viser 30 års ekstrem snøsmelting i USA
by Mikayla Mace-Arizona
Et nytt kart over ekstreme snøsmeltingshendelser de siste 30 årene tydeliggjør prosessene som driver rask smelting.
Et fly slipper rød brannhemmende over på en skogbrann mens brannmenn parkert langs en vei ser opp i den oransje himmelen
Modellen spår 10-års brannskudd, deretter gradvis tilbakegang
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den langsiktige fremtiden for skogsbranner forutsier en innledende omtrent tiår lang brannaktivitet,…

 Få den siste via e-post

Ukentlig magasin Daglig Inspirasjon

Nye holdninger - Nye muligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publikasjoner. Alle rettigheter reservert.