Ostatni rok był najcieplejszy w historii pomiarów – cała planeta się ociepla. Cała? Nie! Na północnym Atlantyku, na południe od Grenlandii jest obszar, który w ostatnim stuleciu wyraźnie się ochłodził. Co jest w nim takiego unikalnego?
Rysunek 1. Liniowy trend wzrostu temperatury w okresie 1900-2013. Na tle ogarniającego całą kulę ziemską ocieplenia, ochłodzenie subpolarnego Północnego Atlantyku jest szczególne wyraźne i dobrze udokumentowane licznymi pomiarami – w odróżnieniu od niewielkiego obszaru w Afryce Północnej, który uważa się za artefakt niekompletnych i niejednorodnych danych pomiarowych ze stacji meteorologicznych.
Prądy oceaniczne na Atlantyku
Klimat Europy północno-zachodniej i wschodniego wybrzeża USA kształtuje skomplikowany system transportu ciepła w Oceanie Atlantyckim zwany AMOC (pol. atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna), będący częścią światowej oceanicznej cyrkulacji termohalinowej. AMOC pompuje zimną wodę z północnego Atlantyku na południe, a ciepłą – z tropików na północ. W tej drugiej fazie nazywa się Prądem Zatokowym (Golfsztromem).
To właśnie Golfsztrom i wiejące znad Atlantyku zachodnie wiatry odpowiadają za łagodny klimat w północno-zachodniej Europie.
Rysunek 2. Schemat cyrkulacji oceanicznej na Atlantyku. Prądy powierzchniowe są pokazane kolorem czerwonym, głębinowe niebieskim, pokrywa lodowa zimą białym. Rahmstorf, Nature 1997
Tonąca na północnym Atlantyku woda napędza olbrzymi pas transmisyjny prądów oceanicznych. Dostarcza on chłodnej, dobrze dotlenionej wody w głębiny i jednocześnie wypycha głębinowe, ubogie w tlen (lecz bogate w minerały) wody oceaniczne na powierzchnię, gdzie mogą zostać natlenione i dostarczyć składników odżywczych morskim organizmom.
Słabnący puls oceanu
Modele klimatu prognozują, że globalne ocieplenie doprowadzi do słabnięcia transportującego ciepło na północ Golfsztromu, a w konsekwencji spadku temperatury w regionie subpolarnego Północnego Atlantyku.
W najnowszej pracy (Rahmstorf i in., 2015) wynika, że AMOC (a więc i „nasz” Golfsztrom) bardzo spowolnił
–
To znamienne, że w ostatnich stu latach jeden obszar na północnym Atlantyku się ochładzał, podczas gdy reszta świata się ocieplała – podkreśla Stefan Rahmstorf z Instytutu Badań Klimatycznych (PIK) w Poczdamie, autor wiodący pracy opublikowanej w Nature Climate Change. Już wcześniej badacze wskazywali, że przyczyną tego zjawiska może być spowolnienie AMOC.
– Mamy mocne dowody na to, że oceaniczny pas transmisyjny w ostatnich stu latach rzeczywiście spowalniał, a szczególnie po 1970 roku – dodaje Rahmstorf.
Zespół Rahmstorfa zajrzał jeszcze głębiej w przeszłość oceanu. Zachowanie prądów morskich w ostatnim tysiącu lat naukowcy odczytali na podstawie temperatur powierzchni oceanu i powietrza, a w przypadku zamierzchłych czasów – na podstawie tzw. danych proxy (danych pośrednich, zebranych z rdzeni lodowych, słojów drzew, korali, osadów oceanicznych itp.). Badacze wskazują, że takich zmian w cyrkulacji prądów nie było od co najmniej ponad 1000 lat.
Rysunek 3. Różnice temperatury pomiędzy subpolarnym Północnym Atlantykiem a średnią dla całej półkuli północnej, co można interpretować jako wskaźnik siły cyrkulacji atlantyckiej. Rahmstorf i in., 2015
Winny? Topnienie lądolodu Grenlandii
AMOC działa dzięki różnicom gęstości wód w oceanie. Ciepła (a przez to lżejsza) woda płynie z południa na północ, gdzie chłodna i słona (a przez to cięższa) woda opada w głąb oceanu, by przemieścić się na południe.
Rysunek 4. Odchylenie masy lądolodu Grenlandii (w mld ton) od średniej z lat 2002-2014 na podstawie pomiarów satelitów GRACE. Pomarańczowe gwiazdki pokazują wartości dla czerwca. NOAA Arctic Report Card 2014.
– Słodka woda z topniejącej pokrywy lodowej Grenlandii może zaburzać cyrkulację – stwierdza Jason Box ze Służby Geologicznej Danii i Grenlandii. Słodka woda rozrzedza wody w oceanie. Im mniejsze zasolenie wody, tym jest ona lżejsza, a woda o mniejszej gęstości nie chce opadać w głębiny oceanu.
Rysunek 5. Odchylenie temperatur zimą (grudzień 2014-luty 2015) od średniej z okresu 1961-1990. NOAA.
– Wygląda na to, że wywołane przez człowieka topnienie lądolodu Grenlandii spowalnia cyrkulację atlantycką. Wraz ze wzrostem temperatur możemy oczekiwać nasilania się problemu – ostrzega Box.
Epoki lodowcowej nie będzie, ale…
Ochłodzenie nad północnym Atlantykiem tylko w niewielkim stopniu skompensuje postępujące ocieplenie Europy i Ameryki Północnej. Mimo to konsekwencje spowolnienia AMOC będą poważne.
– Zaburzenie cyrkulacji oceanicznej zaszkodzi morskim ekosystemom, a więc i rybołówstwu na terenach nabrzeżnych. Spowolnienie AMOC dodatkowo przyczyni się do wzrostu poziomu morza i zagrozi takim miastom jak Nowy Jork czy Boston. Nastąpi dalsze rozchwianie klimatu – zarówno w Ameryce Północnej, jak i w Europie – prognozuje Rahmstorf.
Jeśli cyrkulacja wciąż będzie słabnąć, może wreszcie się zatrzymać, co uznawane jest za jeden z punktów krytycznych w systemie klimatycznym. Ustanie AMOC wywoła dramatyczną i niekontrolowaną zmianę klimatu.
Zaburzenie działania cyrkulacji termohalinowej – wielkiej oceanicznej maszyny do mieszania wody, miałoby poważne konsekwencje, daleko wychodzące poza rozkład temperatur w rejonie północnego Atlantyku. Znaczące osłabienie (lub wręcz zanik) cyrkulacji oceanicznej doprowadziłyby do silnie stratyfikowanych oceanów, w których powierzchniowe warstwy oceanów zostałyby pozbawione dopływu składników odżywczych, a w głębinach oceanicznych zaczęłyby panować warunki beztlenowe, sprzyjające rozwojowi bakterii siarkowych, w wyniku czego wody oceanów, zamiast być przesycone tlenem, mogą zostać przesycone toksycznym dla życia tlenowego siarkowodorem.
Zatrzymanie cyrkulacji oceanicznej stworzyłoby więc w oceanach warunki znacznie mniej sprzyjające życiu. Jak zauważa w filmie dr Jason Box, jeden z autorów pracy Rahmstorf i in., 2015, tonąca zimna słona woda na północnym Atlantyku jest kluczowym elementem światowej cyrkulacji termohalinowej, a jednocześnie jest jej „piętą achillesową”.
Czy do zatrzymania lub radykalnego osłabienia AMOC, będącego kluczowym elementem światowej cyrkulacji termohalinowej, może dojść jeszcze w tym stuleciu?
Najnowszy Raport IPCC z 2013 roku prawdopodobieństwo wystąpienia takiego scenariusza ocenia na góra jeden do dziesięciu. Jednak wielu badaczy uważa, że ryzyko jest wyższe. W swoim raporcie IPCC stwierdziło też, że jest „bardzo prawdopodobne”, że atlantycka cyrkulacja termohalinowa spowolni w tym stuleciu, jako najlepsze oszacowanie podając poziom 11-34%.Już teraz obserwujemy spadek w tym zakresie, choć mamy dopiero 2015 rok.
Marta Śmigrowska, Marcin Popkiewicz. Na podst. Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK): Atlantic Ocean overturning found to slow down already today, RealClimate What’s going on in the North Atlantic?
