En av de mest dramatiske egenskapene til de siste klimaendringene er nedgangen til sommer arktisk sjøis. Virkningen av dette sommert isttapet på det nordlige samfunnet, på Arktiske økosystemer, og klimaet begge deler lokalt og videre et jorde, er allerede blitt følt.

Mindre velkjente er de dramatiske endringene i vinter sjøis i regioner som Grønland og Island, hvor reduksjonen i løpet av de siste 30-årene har vært uovertruffen siden 1900, da isrekord i regionen begynte.

I en studie publisert i Natur Climate Change, viser vi at tapet av sjøis i denne subpolare regionen påvirker produksjonen av tett vann som danner den dypeste delen av Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). AMOC er en sjøcirkulasjon som bærer varmt vann fra tropene nordover i de øvre lagene av Atlanterhavet med en returstrøm av kaldt vann sørover i dybden. Som sådan kan effekten av disse endringene bety et kjøligere klima i Vest-Europa.

Tapet av vinterhavet is

Mye av det tette vannet i AMOC produseres i Grønland og Island, gjennom overføring av varme og fuktighet fra havet til atmosfæren. Varmeoverføringen gjør overflatevannet i disse områdene kaldere, saltere og tettere, noe som resulterer i a konvektiv vending av vannsøylen. Det tjener også til å varme atmosfæren i denne delen av verden, noe som ofte resulterer i særskilte skyformasjoner sett i satellittbilder av regionen.

Hvor mye varmeoverføring, eller atmosfærisk tvinging, oppstår, avhenger av størrelsen på luft-sjø-temperaturforskjellen og overflatens vindhastighet. Som et resultat er det typisk størst nær sjøkanten, hvor kulde og tørr polar luft først kommer i kontakt med det varme overflatevannet.

R / V Knorr i stormforhold nær Island hvor det var stor overføring av varme og fuktighet fra havet til atmosfæren. Kjetil Våge

Sea Ice Retreat og Ocean Convection

I vår studie viser vi at tilbaketrekningen av vinterhavs is har ført til en stor reduksjon i intensiteten av havkonveksjonen i Grønland og Island. Disse endringene øker muligheten for at mindre varme blir overført fra havet til atmosfæren i disse områdene, noe som resulterer i en svakere AMOC, som igjen betyr at mindre subtropisk vann bringes nordover og til slutt en mulig nedkjøling av Europa.

I tillegg til en stor atmosfærisk tvinging forekommer sjøkonveksjon typisk i områder hvor det er en svak vertikal tetthetskontrast, vanligvis innenfor en lukket havstrøm kjent som en cyklonisk gyre. Dette gjør det lettere for konvektiv vending å strekke seg til større dybder i havet. Inntil nylig var gyrene i Grønland og Island, som var forkjølt for havkonveksjon, plassert nær iskanten, og derfor var atmosfærisk tvinge stor, noe som resulterte i dyp konvektiv vending.

Imidlertid har vintertrekken av sjøis nå forskjøvet områdene av største atmosfæriske tvinge bort fra disse gyrene. Med andre ord, områdene hvor tvingingen er størst og regionene som er mest utsatt for dyp havkonveksjon, har blitt forskjøvet. Siden 1970 har dette resultert i en omtrentlig reduksjon av 20% i omfanget av denne tvingingen, eller varmeoverføring fra havet til atmosfæren, over Island og Grønlandshavet.

R / V Knorr i stormforhold nær Island hvor det var stor overføring av varme og fuktighet fra havet til atmosfæren. Kjetil VågePåvirkning på havet og Europa

Ved hjelp av en havmodell med blandet lag har vi undersøkt virkningen av denne reduserte atmosfæriske tvingingen. I Grønlandshavet viser vi at nedgangen i tvang vil sannsynligvis føre til en grunnleggende overgang i naturen av konveksjonen der. Faktisk foreslår våre modellresultater en endring fra en tilstand av mellomliggende dybdekonveksjon til en hvor bare grunne konveksjon oppstår.

Ettersom Grønlandshavet gir mye av midtdybdevannet som fyller Nordsjøen, har denne overgangen potensialet til å endre temperaturen og salthetskarakteristikken til disse havene. I Islandshavet demonstrerer vi at en fortsatt reduksjon i atmosfærisk tvang har potensial til å svekke den lokale sirkulasjonen som nylig har vist seg å levere en tredjedel av det tette vannet til dyp del av AMOC.

Observasjoner, proxyer og modell simuleringer antyder at en svekkelse av AMOC nylig har skjedd, og modeller forutser at denne nedgangen vil fortsette. En slik svekkelse av AMOC ville ha dramatiske innvirkning på klimaet i Nord-Atlanterhavet og Vest-Europa. Spesielt vil det redusere volumet av varmt vann som transporteres på overflaten mot Vest-Europa. Dette vil redusere varmekilden som holder regionens klima godartet.

Selv om det er stor debatt om AMOCs dynamikk, er en foreslått mekanisme for nåværende og forventet nedgang en fornyelse av overflatevannet, for eksempel på grunn av økt smeltevann fra Grønlands isark. En lavere saltholdighet reduserer overflatevannets tetthet, noe som gjør det vanskeligere for sjøkonveksjon å forekomme.

Imidlertid er mye av denne ferskvannsavladningen egnet til å bli eksportert til ekvator via grense nåværende system omkring Grønland. Dette begrenser den direkte spredningen i gyret i Grønland og Island, hvor havkonveksjon oppstår. Det er derfor nødvendig med ytterligere arbeid for å avgjøre hvordan og hvor - og på hvilke tidsrammer - dette ferskvannet gjennomsyrer Nordatlanten.

Våre resultater tyder imidlertid på at andre mulige mekanismer for en avmatning i AMOC kan være på jobb, for eksempel en reduksjon i størrelsen på atmosfærisk tvinging som utløser konvektiv vending i Grønland og Island. Denne prosessen vil også føre til en nedgang i AMOC, igjen redusere oppvarmingen som Europa opplever. Våre resultater forsterker ideen om at et varmt Europa krever en kald Nord-Atlanterhavet, som gir store overføringer av varme og fuktighet fra havet til atmosfæren. En oppvarming av Nord-Atlanterhavet med tilhørende retrett av vinter sjøis kan derfor føre til en nedkjøling av Europa gjennom en nedgang i AMOC.

Hvorvidt disse overføringene fortsetter å falle inn i fremtiden er fortsatt et åpent spørsmål, liksom deres innvirkning på AMOC og europeisk klima.

Om forfatterne

Kent Moore er professor i fysikk ved University of Toronto.
Ian Renfrew er professor i meteorologi ved University of East Anglia.
Kjetil Våge er forsker i fysisk oceanografi ved Universitetet i Bergen.
Robert Pickart er seniorforsker i fysisk oceanografi ved Woods Hole Oceanographic Institution.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.