Τι συμβαίνει στον Ατλαντικό Ωκεανό με το AMOC;

[mixalis]

Για διάφορους λόγους, έχω κίνητρο να παράσχω μια ενημέρωση σχετικά με την τρέχουσα σκέψη μου σχετικά με την επιβράδυνση και το σημείο καμπής του Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Παρακολούθησα μια διήμερη συνεδρία της AMOC στο Συνέδριο της IUGG την προηγούμενη εβδομάδα, υπήρξαν ενδιαφέρουσες νέες εργασίες και υπό το πρίσμα αυτού άλλαξα κάπως τις απόψεις μου. Ακολουθούν δέκα σημεία, ξεκινώντας από τα πολύ βασικά, ώστε να μπορείτε εύκολα να μεταβείτε στις πτυχές που σας ενδιαφέρουν.

1. Το AMOC είναι μεγάλη υπόθεση για το κλίμα. Η μεσημβρινή κυκλοφορία του Ατλαντικού (AMOC) είναι μια μεγάλης κλίμακας κίνηση ανατροπής ολόκληρου του Ατλαντικού, από τον Νότιο Ωκεανό έως τον ψηλό Βορρά. Κινείται γύρω στα 15 εκατομμύρια κυβικά μέτρα νερού ανά δευτερόλεπτο (δηλαδή 15 Sverdrup). Το νερό AMOC διέρχεται από το Ρεύμα του Κόλπου κατά μήκος ενός μέρους του πολύ μεγαλύτερου ταξιδιού του, αλλά συνεισφέρει μόνο το μικρότερο μέρος της συνολικής ροής του περίπου 90 Sverdrup.

Το AMOC καθοδηγείται από διαφορές πυκνότητας και είναι μια βαθιά κατακόρυφη ανατροπή του Ατλαντικού. Το Ρεύμα του Κόλπου είναι ένα ρεύμα σχεδόν επιφανείας κοντά στις ακτές του Ατλαντικού των ΗΠΑ και ως επί το πλείστον οδηγείται από ανέμους. Ωστόσο, το AMOC μεταφέρει το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας στον βόρειο Ατλαντικό, επομένως είναι πολύ σημαντικό για το κλίμα, επειδή η ροή επιστροφής προς τα νότια είναι πολύ κρύα και βαθιά (μεταφορά θερμότητας είναι η ροή πολλαπλασιαζόμενη με τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της ροής προς βορρά και νότο). Το ανεμοκίνητο τμήμα του Gulf Stream συνεισφέρει πολύ λιγότερο στην καθαρή μεταφορά θερμότητας προς τον βορρά, επειδή το νερό αυτό επιστρέφει προς τα νότια στην επιφάνεια του ανατολικού Ατλαντικού σε θερμοκρασία όχι πολύ ψυχρότερη από τη βόρεια ροή, οπότε αφήνει λίγη θερμότητα πίσω στο βορρά. Έτσι, για τις κλιματικές επιπτώσεις, το AMOC είναι το μεγάλο θέμα, όχι το Ρεύμα του Κόλπου.

2. Το AMOC έχει επανειλημμένα επιδείξει σημαντικές αστάθειες στην πρόσφατη ιστορία της Γης , για παράδειγμα κατά την Τελευταία Εποχή των Παγετώνων, προκαλώντας ανησυχίες για τη σταθερότητά του υπό μελλοντική υπερθέρμανση του πλανήτη, βλέπε π.χ. Broecker 1987 που προειδοποίησε για «δυσάρεστες εκπλήξεις στο θερμοκήπιο». Μεγάλες απότομες κλιματικές αλλαγές του παρελθόντος συνδέονται με αστάθειες του AMOC, συμπεριλαμβανομένων των εκδηλώσεων Dansgaard-Oeschger-Events και Heinrich Events. Για περισσότερα σχετικά με αυτό, ανατρέξτε στο Review Paper in Nature .

3. Η AMOC έχει αποδυναμωθεί τα τελευταία εκατό χρόνια. Δεν έχουμε άμεσες μετρήσεις για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα (μόνο από το 2004 από το έργο RAPID), αλλά διάφορες έμμεσες ενδείξεις. Χρησιμοποιήσαμε τη χρονική εξέλιξη της «ψυχρής κηλίδας» που φαίνεται παραπάνω, χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις SST από το 1870, για να ανακατασκευάσουμε το AMOC στους Caesar et al. 2018 . Σε αυτό το άρθρο συζητάμε επίσης ένα «δακτυλικό αποτύπωμα» μιας επιβράδυνσης του AMOC που περιλαμβάνει επίσης υπερβολική θέρμανση κατά μήκος της ακτής της Βόρειας Αμερικής, όπως φαίνεται επίσης στο Σχήμα 1. Το ότι αυτό το δακτυλικό αποτύπωμα συσχετίζεται με το AMOC σε ιστορικές εκτελέσεις με μοντέλα CMIP6, έδειξε πρόσφατα οι Latif et al . 2022.

Άλλοι έχουν χρησιμοποιήσει αλλαγές στο ρεύμα της Φλόριντα από το 1909, ή αλλαγές στην αλατότητα του Νότιου Ατλαντικού, για να ανασυνθέσουν τις προηγούμενες αλλαγές του AMOC - για λεπτομέρειες δείτε το τελευταίο μου άρθρο AMOC εδώ στο RealClimate.

4. Η AMOC είναι τώρα πιο αδύναμη από κάθε άλλη φορά την περασμένη χιλιετία. Αρκετές ομάδες παλαιοκλιματολόγων έχουν χρησιμοποιήσει μια ποικιλία μεθόδων για την ανακατασκευή του AMOC σε μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Συγκεντρώσαμε τις ανακατασκευές AMOC που μπορούσαμε να βρούμε στους Caesar et al. 2021 , βλέπε Εικόνα 3. Σε περίπτωση που αναρωτιέστε πώς συγκρίνονται οι ανακατασκευές δεδομένων διακομιστή μεσολάβησης με άλλες μεθόδους για την πρόσφατη μεταβλητότητα από το 1950, αυτό φαίνεται στο Caesar et al. 2022 (η άποψή μου: αρκετά καλά).

5. Η μακροπρόθεσμη τάση εξασθένησης είναι ανθρωπογενής. Πρώτον, είναι βασικά αυτό που προβλέπουν τα κλιματικά μοντέλα ως απάντηση στην υπερθέρμανση του πλανήτη, αν και θα υποστήριζα ότι την υποτιμούν (βλ. σημείο 8 παρακάτω). Μια πρόσφατη μελέτη από τον Qasmi 2023 συνδύασε παρατηρήσεις και μοντέλα για να απομονώσει τον ρόλο των διαφορετικών οδηγών και καταλήγει στο συμπέρασμα για την περιοχή της «ψυχρής σταγόνας»: «Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις, μια ανθρωπογενής ψύξη διαγιγνώσκεται με τη μέθοδο τις τελευταίες δεκαετίες (1951-2021) σε σύγκριση με την προϊνδή περίοδο».

Επιπλέον, φαίνεται να υπάρχουν δεκαετιακές ταλαντώσεις ιδιαίτερα μετά τα μέσα του 20ού αιώνα. Μπορεί να είναι φυσική μεταβλητότητα ή μια ταλαντευτική απόκριση στη σύγχρονη θέρμανση, δεδομένου ότι υπάρχει καθυστερημένη αρνητική ανάδραση στο σύστημα (το αδύναμο AMOC κάνει την περιοχή της «ψυχρής σταγόνας» να κρυώσει, αυξάνει την πυκνότητα του νερού εκεί, πράγμα που ενισχύει το AMOC). Η αύξηση του πλάτους ταλάντωσης μπορεί επίσης να είναι ένα πρώιμο προειδοποιητικό σημάδι της απώλειας σταθερότητας του AMOC, βλέπε σημείο 10 παρακάτω.

Η πολύ βραχυπρόθεσμη μεταβλητότητα του SST (εποχιακή, διαχρονική) στην περιοχή της ψυχρής σταγόνας πιθανότατα απλώς κυριαρχείται από τις καιρικές συνθήκες, π.χ. θέρμανση και ψύξη της επιφάνειας, και δεν είναι ενδεικτική των αλλαγών στα ωκεάνια ρεύματα.

6. Η AMOC έχει ένα σημείο καμπής, αλλά είναι πολύ αβέβαιο πού βρίσκεται. Αυτό το οριακό σημείο περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Stommel το 1961σε ένα εξαιρετικά απλό μοντέλο που αποτυπώνει μια θεμελιώδη ανατροφοδότηση. Η περιοχή στον βόρειο Ατλαντικό όπου βυθίζονται τα νερά του AMOC είναι μάλλον αλμυρή, επειδή το AMOC φέρνει αλμυρό νερό από τις υποτροπικές περιοχές σε αυτήν την περιοχή. Εάν γίνει λιγότερο αλμυρό από μια εισροή γλυκού νερού (βροχή ή λιωμένο νερό από το λιώσιμο του πάγου), το νερό γίνεται λιγότερο πυκνό (λιγότερο «βαρύ»), βυθίζεται λιγότερο, το AMOC επιβραδύνεται. Έτσι φέρνει λιγότερο αλάτι στην περιοχή, γεγονός που επιβραδύνει περαιτέρω το AMOC. Ονομάζεται ανάδραση προσαγωγής αλατιού. Πέρα από ένα κρίσιμο όριο, αυτό γίνεται ένας αυτοενισχυόμενος «φαύλος κύκλος» και το AMOC σταματάει. Αυτό το όριο είναι το οριακό σημείο της AMOC. Ο Stommel έγραψε: «Το σύστημα είναι εγγενώς γεμάτο με πιθανότητες για εικασίες σχετικά με την κλιματική αλλαγή».

Το ότι αυτό το οριακό σημείο υπάρχει επιβεβαιώθηκε σε πολλά μοντέλα από την εργασία του Stommel το 1961, συμπεριλαμβανομένων των εξελιγμένων τρισδιάστατων μοντέλων ωκεάνιας κυκλοφορίας καθώς και των πλήρως εξελιγμένων μοντέλων συζευγμένου κλίματος. Δημοσιεύσαμε μια πρώιμη σύγκριση μοντέλων σχετικά με αυτό το 2005 . Η μεγάλη αβεβαιότητα, ωστόσο, έγκειται στο πόσο απέχει το σημερινό κλίμα από αυτό το οριακό σημείο. Τα μοντέλα διαφέρουν πολύ από αυτή την άποψη, η τοποθεσία φαίνεται να εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις λεπτότερες λεπτομέρειες της κατανομής πυκνότητας των νερών του Ατλαντικού. Έχω συγκρίνει την κατάσταση με το να πλέετε με πλοίο σε αχαρτογράφητα νερά, όπου ξέρετε ότι υπάρχουν επικίνδυνοι βράχοι κρυμμένοι κάτω από την επιφάνεια που θα μπορούσαν να βλάψουν σοβαρά το πλοίο σας, αλλά δεν ξέρετε πού βρίσκονται.

7. Τα τυπικά κλιματικά μοντέλα έχουν προτείνει ότι ο κίνδυνος είναι σχετικά μικρός κατά τη διάρκεια αυτού του αιώνα. Πάρτε τις εκθέσεις της IPCC: Για παράδειγμα, η Ειδική Έκθεση για τον Ωκεανό και την Κρυόσφαιρα κατέληξε στο συμπέρασμα:

Από καιρό θεωρώ ότι το "πολύ απίθανο", που σημαίνει λιγότερο από 10% στη βαθμονομημένη ορολογία αβεβαιότητας IPCC, δεν είναι καθόλου καθησυχαστικό για έναν κίνδυνο που πραγματικά πρέπει να αποκλείσουμε με πιθανότητα 99,9%, δεδομένων των καταστροφικών συνεπειών σε περίπτωση κατάρρευσης.

8. Αλλά: Τα τυπικά κλιματικά μοντέλα πιθανώς υποτιμούν τον κίνδυνο . Υπάρχουν δύο λόγοι για αυτό. Αγνοούν σε μεγάλο βαθμό την απώλεια πάγου της Γροιλανδίας και την προκύπτουσα εισροή γλυκού νερού στον βόρειο Ατλαντικό, η οποία συμβάλλει στην αποδυνάμωση του AMOC. Και το AMOC τους είναι πιθανότατα πολύ σταθερό. Υπάρχει ένα διαγνωστικό για τη σταθερότητα του AMOC, δηλαδή η ανατροπή μεταφοράς γλυκού νερού, το οποίο εισήγαγα σε ένα έγγραφο το 1996βασισμένο στο μοντέλο του Stommel του 1961. Βασικά, εάν η AMOC εξάγει γλυκό νερό από τον Ατλαντικό, τότε μια αποδυνάμωση της AMOC θα οδηγούσε σε έναν πιο φρέσκο ​​(λιγότερο αλμυρό) Ατλαντικό, που θα αποδυνάμωσε περαιτέρω το AMOC. Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι η πραγματική AMOC εξάγει γλυκό νερό, στα περισσότερα μοντέλα εισάγει γλυκό νερό. Αυτό εξακολουθεί να ισχύει και συζητήθηκε επίσης στο συνέδριο της IUGG.