Golfsztrom – czym jest Prąd Zatokowy i czy naprawdę słabnie?

Golfsztrom to ciepły prąd zachodniego Atlantyku, napędzany głównie przez wiatr i ruch obrotowy Ziemi, a słabnie przede wszystkim szersza atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna. Golfsztrom niesie jej górną gałąź, więc oba układy płyną tym samym korytarzem. Czy cyrkulacja słabnie? Najpewniej tak, ale skala spadku wciąż budzi spór.

Czym jest Golfsztrom i jak ma się do AMOC?

Golfsztrom to ciepły prąd zachodniego Atlantyku i jeden z najlepiej poznanych prądów morskich na świecie. Zaczyna się jako Prąd Florydzki, płynie wzdłuż wybrzeża Stanów Zjednoczonych i za przylądkiem Hatteras odrywa się w otwarty ocean. Dalej przechodzi w Prąd Północnoatlantycki, który niesie ciepłą wodę ku Europie.

Co go właściwie napędza? Podstawowym napędem Golfsztromu jest układ wiatrów w atmosferze i ruch obrotowy Ziemi. Podkreśla to komentarz do badania oceanografów z Woods Hole. Wiatr nie chroni jednak Golfsztromu przed zmianą: prąd może się przesunąć albo zmienić siłę.

AMOC, czyli atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna, ma złożony napęd. Napędza ją różnica gęstości wody, zależna od temperatury i zasolenia, a także wiatr i pływy. Oba układy dzielą jednak jeden korytarz. Golfsztrom niesie większość górnej gałęzi tej cyrkulacji w subtropikalnym Atlantyku, co śledzi program pomiarowy NOAA. Słabnięcie dotyczy więc przede wszystkim AMOC, a nie zatrzymania samego prądu.

Czy AMOC naprawdę słabnie – co mówią pomiary, a co rekonstrukcje?

Wiele wskazuje na osłabienie AMOC, ale jego skala pozostaje przedmiotem sporu. Część rozbieżności bierze się z długości serii. Ciągłe pomiary AMOC na 26,5°N prowadzi się dopiero od 2004 roku. Przyrządy zakotwiczone w poprzek Atlantyku mierzą przepływ bezpośrednio, lecz obejmują zaledwie dwie dekady.

Ile da się wyczytać z tak krótkiej serii? Analiza danych RAPID daje trend −0,6 ± 0,8 Sv na dekadę. Swerdrup (Sv) to milion metrów sześciennych wody na sekundę. Niepewność jest zatem większa niż sam spadek.

Dłuższe porównania opierają się na danych proxy, czyli pośrednich śladach dawnego stanu oceanu zapisanych między innymi w osadach dennych. Takie zapisy połączyła w przebieg AMOC od około 400 roku n.e. rekonstrukcja zespołu Caesar, współtworzona w Poczdamskim Instytucie Badań nad Klimatem. Według tej rekonstrukcji cyrkulacja jest dziś najsłabsza od ponad tysiąca lat. To ustalenie pośrednie, nie pomiar.

W projekcjach modelowych główną przyczyną osłabienia jest ocieplenie. Wzmacnia je słodka woda z topniejącego lądolodu Grenlandii, która obniża zasolenie, a z nim gęstość wody na północy. Z tym mechanizmem zgadza się plama zimna na południe od Grenlandii – obszar, który nie ociepla się tak jak reszta oceanu.

Punkt krytyczny AMOC – dlaczego prognozy różnią się o dziesiątki lat?

Punkt krytyczny to próg, po którego przekroczeniu spadek cyrkulacji przestaje być odwracalny i zaczyna podtrzymywać się sam. Badanie Uniwersytetu Kopenhaskiego lokuje załamanie AMOC około połowy stulecia przy obecnym scenariuszu emisji. Wynik opiera się na statystycznych wskaźnikach wczesnego ostrzegania: rosnącej wariancji, czyli utracie odporności, i rosnącej autokorelacji.

Inną drogę przywołuje badanie Uniwersytetu w Utrechcie. Wskaźnik fizyczny z wcześniejszych prac, mniej podatny na fałszywe alarmy niż statystyczny, również sugeruje, że dzisiejsza AMOC zmierza ku punktowi krytycznemu. Kierunek obu wyników jest zbieżny, różni je metoda.

Czy połowa stulecia jest więc przesądzona? Według szóstego raportu IPCC osłabienie AMOC nie przyjmie postaci gwałtownego załamania przed 2100 rokiem. Raport ocenia to ze średnią ufnością. Żaden model CMIP6 nie pokazuje gwałtownego załamania w XXI wieku. Modele te pomijają jednak wodę z topnienia lądolodu Grenlandii. Ryzyko jest realne, a termin zależy od metody i od scenariusza emisji.

Skutki załamania i osłabienia AMOC dla Europy

Przy umiarkowanym ociepleniu główne skutki to ostrzejsze zimy i rozchwiana pogoda, a nie powrót lodowca. W symulacjach modelu CESM przejście AMOC przez punkt krytyczny ochładza Europę o kilka stopni. Wynik ten uzyskano jednak przy przedprzemysłowym poziomie gazów cieplarnianych. W praktyce globalne ocieplenie najpewniej ogranicza ochłodzenie wywołane przez AMOC.

Scenariusz emisji zmienia ten obraz zasadniczo. Silne ochłodzenie północno-zachodniej Europy i rozrost lodu morskiego pojawiają się tylko przy umiarkowanym ociepleniu. W scenariuszu wysokich emisji RCP8.5 znikają. Opisane stany równowagi klimatu ustaliłyby się przy tym dopiero długo po 2200 roku. Wcześniej dominowałyby przejściowe reakcje na słabnięcie AMOC.

Samo osłabienie cyrkulacji dałoby skutki łagodniejsze niż załamanie i nałożyłoby się na ocieplenie – fale upałów, wzrost poziomu morza i wahania plonów nie zniknęłyby. W Polsce, położonej dalej od Atlantyku, ochłodzenie mogłoby być słabsze niż na zachodzie kontynentu.