Voisiko Atlantin kaatuminen kiertää?

Voisiko Atlantin kaatuminen kiertää?

AMOC: n kaavio. Punaiset reitit osoittavat lämpimämpää vettä lähempänä pintaa, kun taas purppuran väylät osoittavat kylmempää, tiheämpää vettä, joka liikkuu syvyydessä. Luotto: Met Office

Yleisesti ajattelemme ilmastomuutosta asteittaisena prosessina: mitä enemmän kasvihuonekaasuja ihmiset ihmisen päästävät, sitä enemmän ilmasto muuttuu. Mutta onko mitään "palauttamispisteitä", jotka sitovat meidät peruuttamattomaan muutokseen?

”AMOC” -niminen Atlantin meridionin kaatuminen on yksi tärkeimmistä nykyisistä järjestelmistä maailman valtamerellä, ja sillä on ratkaiseva rooli ilmaston säätelyssä.

Sitä ohjaa valtameren lämpötilojen ja suolapitoisuuden herkkä tasapaino, jota lämmittävä ilmasto voi vaarassa häiritä.

Uusimman tutkimuksen mukaan AMOC heikentää todennäköisesti tätä vuosisataa, mutta romahtaminen on hyvin epätodennäköistä. Tiedemiehet ovat kuitenkin jollain tavalla pystyneet määrittelemään tarkalleen kuinka suuri lämpeneminen voi johtaa AMOC: n ohituspisteen ohi.

kaatuminen

Alla olevassa kuvassa on esimerkki AMOC: sta. Pohjois-Atlantilla subtrooppien lämmin vesi kulkee pohjoiseen pinnan lähellä ja kylmä - ja siten tiheämpi vesi kulkee etelään syvyyteen, tyypillisesti 2–4 km pinnan alapuolelle.

Pohjoisessa lämmin pintavesi jäähtyy päällä olevan ilmakehän avulla, muuttuu kylmäksi, tiheäksi vedeksi ja uppoaa syvän eteläisen haaran syöttämiseksi. Muualla kylmä vesi nousee ja lämmitetään, toimittaen uudelleen ylemmän, lämpimän haaran ja suorittamalla virtapiirin.

Voisiko AMOC romahtaa?

AMOC on alttiina ilmastonmuutokselle. Kun ilmapiiri lämpenee kasvavien kasvihuonekaasujen seurauksena, meren kyky menettää lämpöä Pohjois-Atlantin pinnalta heikkenee ja yksi AMOC: n ajotekijöistä heikkenee.

Tämän vuosisadan ilmastomallin ennusteet ilmaston lämpenemisestä viittaavat jatkuvasti AMOC: n heikkenemiseen. Viimeisimmät arviot IPCC (IPCC) - viides arviointikertomus (AR5) ja erityiskertomus valtamereistä ja kryosfääristä muuttuvassa ilmastossa (SROCC) - molemmat päättelevät, että AMOC on "erittäin todennäköisesti" heikentynyt 21-luvulla.

Tällaisella heikentymisellä olisi jäähdytysvaikutus Pohjois-Atlantin alueen ilmastoon, koska pohjoiseen suuntautuva lämmönjakelu hidastuu. Tämä vaikutus sisältyy ilmastoennusteisiin, mutta kasvihuonekaasujen nousevien pitoisuuksien suora lämpenemisvaikutus on voimakkaampi, joten nettotulos lämpenee edelleen maa-alueilla.

Mutta dramaattisemmat muutokset ovat teoriassa mahdollisia. Voi olla olemassa "kärkipiste", jonka ylittyessä nykyinen vahva AMOC muuttuu kestämättömäksi.

Todisteet tästä juontuvat a siemenpaperi julkaisi vuonna 1961 yksi nykyaikaisen valtamerien isät, Henry Stommel. Stommel tajusi, että AMOC on eräänlainen kilpailu lämpötilan ja suolapitoisuuden vaikutusten välillä, jotka molemmat vaikuttavat meriveden tiheyteen.

Voisiko Atlantin kaatuminen kiertää?

Alla oleva kuva kuvaa erilaisia ​​mahdollisia AMOC-tiloja. Nykypäivän ilmastossa lämpötila hallitsee ja kylmä, tiheä korkealla leveysasteella oleva vesi ajaa vahvaa AMOC: ta (punainen käyrä). Mutta muissa ilmastotilanteissa makea vesi (sademäärästä tai jään sulamisesta) voi raikastaa - ja siten keventää - korkealla leveydellä olevaa vettä; tässä tapauksessa vesi ei ole tarpeeksi tiheää johtamaan AMOC: ta, joka romahtaa (sininen käyrä).

Jos makean veden virtaus Atlanttiin olisi riittävän vahva - esimerkiksi Grönlannin jäälehden nopeasta sulamisesta - sininen piste siirtyisi kuvassa oikealle. Stommelin mallin mukaan jossain vaiheessa vahva AMOC-tila (punainen) muuttuu kestämättömäksi ja AMOC romahtaa “pois” -tilaan (sininen). Sitten, vaikka ajo-ilmastomuutos myöhemmin kääntyisi (sininen piste liikkuu takaisin vasemmalle kuvassa), AMOC pysyisi sinisellä käyrällä eikä käynnistyisi takaisin, ennen kuin ilmasto oli ylittänyt nykypäivän olosuhteet vastakkaiseen suuntaan. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä "hystereesi".

Voisiko Atlantin kaatuminen kiertää?

Stomatlin yksinkertaisen mallin AMOC: n kallistuskohdat ja hystereesi. AMOC: n mahdolliset tilat riippuvat Atlantin valtamereen syötetyn makean veden määrästä (x-akseli). AMOC-vahvuus näytetään y-akselilla. [Huomaa, että molemmat mitataan Sverdrups-yksiköissä (Sv), joissa 1 Sv tarkoittaa miljoona kuutiometriä kuljetettua vettä sekunnissa.] Kun makean veden syöttö on alhaista, lämpötila hallitsee virtausta ja vain voimakas AMOC on mahdollinen (punainen käyrä). Suuren makean veden syöttönä on mahdollista vain romahtunut tila (sininen käyrä). Välillä molemmat tilat ovat mahdollisia. Jos makean veden syöttö kasvaa kriittisen arvon (kärkipisteen) yli, AMOC romahtaa. Sitten, vaikka makean veden syöttö palautettaisiin alkuperäiseen tilaansa, AMOC pysyisi pois päältä. Luotto: Met Office.

Pitkän aikavälin ennusteet

Stommelin idea on kehittynyt vuosien varrella, mutta perusajatus on edelleen merkityksellinen. On evikirjeenvaihtoon että AMOC-muutoksilla on ehkä ollut merkitystä joihinkin merkittäviin menneisiin ilmastomuutoksiin - viimeksi noin 8,200 XNUMX vuotta sitten, kun maailma oli nousemassa viimeisestä jääkaudesta.

Tuolloin valtava järvi Luoteis-Kanadassa oli pidätetty jääseinämän kautta. Kun lämpötilat lämmenivät, jääseinä romahti, raikasta vettä järvestä Pohjois-Atlanttiin ja keskeyttäen AMOC: n. Suuri jäähdytys tällä hetkellä näkyy vuonna paleoklimattiset tiedot Pohjois-Amerikassa, Grönlannissa ja Euroopassa.

Kattavat ilmastomallit eivät yleensä kuvaa AMOC: n täydellistä sammumista 21-luvulla, mutta viime aikoina malleja on ajautunut kauemmas tulevaisuuteen. Skenaarioissa jatkuvat korkeat kasvihuonekaasupitoisuudet, joukko malleja projisoi tehokas AMOC-sammutus vuoteen 2300 mennessä.

Tulevan AMOC-mallin ennusteet vaihtelevat kuitenkin suuresti. Tämän seurauksena kysymykseen siitä, minkälainen ilmaston lämpeneminen johtaisi AMOC: n sulkemiseen, on epätodennäköistä, että tiedeyhteisö näkee lähentymistä lähitulevaisuudessa.

Vaikka perusmekanismi, joka destabiloi AMOC: n Stommelin alkuperäisessä mallissa, näyttää olevan tärkeä ilmastomalleissa, on muitakin prosesseja, jotka yrittävät vakauttaa AMOC: n. Monia näistä prosesseista on vaikea mallintaa kvantitatiivisesti, etenkin rajoitetulla resoluutiolla, joka on mahdollista nykyisellä laskentateholla. Joten AMOC-ennusteemme ovat edelleen jonkin verran epävarmoja vielä jonkin aikaa.

Kaikkien todisteiden perusteella IPCC: n AR5 ja SROCC päättelivät, että AMOC: n romahdus ennen vuotta 2100 oli ”todella epätodennäköistä”(Pdf). AMOC: n kallistuspisteen ohittamisen vaikutukset olisivat kuitenkin valtavat, joten sitä pidetään parhaiten ”pienen todennäköisyyden, suuren vaikutuksen” skenaariona.

Mitkä olisivat romahduksen vaikutukset?

Ilmastomallien avulla voidaan arvioida ilmastoon kohdistuvia vaikutuksia, jos AMOC suljetaan kokonaan. Lisäämällä mallissa suuria määriä makeaa vettä Pohjois-Atlantiin, tutkijat valaisevat keinotekoisesti kylmää, tiheää vettä, joka muodostaa silmukan alahaaran. Tämä pysäyttää AMOC: n, ja voimme sitten tarkastella ilmastovaikutuksia.

Alla oleva kuva kuvaa muutoksia, jotka johtavat yhteen tällaiseen kokeiluun. AMOC: n sammuttaminen johtaa koko pohjoisen pallonpuoliskon jäähtymiseen (sinisellä varjostuksella), etenkin alueilla, jotka ovat lähinnä Pohjois-Atlantin lämpöhäviön vyöhykettä (Pohjois-Atlantin keskuslämmitysjärjestelmän "jäähdytin"). Näillä alueilla jäähdytys ylittää kasvihuonekaasujen aiheuttaman ennustetun lämpenemisen, joten täydellinen sammuminen 21-luvulla, vaikkakin hyvin epätodennäköinen, voi johtaa nettojäähdytykseen esimerkiksi Länsi-Euroopassa.

Voisiko Atlantin kaatuminen kiertää?

Pinnan lämpötilan (C) mallinnettu muutos AMOC: n keinotekoisesti indusoidun romahtamisen jälkeen. Varjostus tarkoittaa jäähtymistä (sininen) tai lämpenemistä (oranssi ja punainen). Uusintapainos Springerin luvalla. Jackson et ai. (2015) AMOC: n hidastumisen globaalit ja eurooppalaiset vaikutukset korkean resoluution GCM: ssä, Climate Dynamics.

Muita vaikutuksia ovat suuret muutokset sadekuvioissa, talvi myrskyjen lisääntyminen Euroopassa ja merenpinnan nousu jopa 50 cm Pohjois-Atlantin altaan ympärille. Monilla alueilla nämä vaikutukset pahentavat ilmaston lämpenemisestä johtuvia suuntauksia.

Vaikka tällaiset mallikokeet ovat keinotekoisia, entä jos? skenaarioita, ne kuvaavat AMOC-romahduksesta mahdollisesti johtuvien muutosten suuruutta. Vaikutukset maatalouteen, villieläimiin, liikenteeseen, energian kysyntään ja rannikkoinfrastruktuuriin olisivat monimutkaisia, mutta voimme olla varmoja, että niistä aiheutuisi merkittäviä sosioekonomisia seurauksia. Esimerkiksi, Yhdessä tutkimuksessa osoitti ruohon tuottavuuden vähentyneen 50 prosentilla Ison-Britannian länsiosan ja Irlannin tärkeimmillä laiduntamisalueilla.

Mitä voidaan tehdä romahduksen vaaralle?

Kuten edellä selitettiin, tutkijat pystyvät jollain tapaa määrittelemään luotettavasti ilmaston lämpenemisen tason, jolla AMOC olisi vaarassa ylittää kaatopaikka.

Voi kuitenkin olla mahdollista hallita AMOC-romahduksen riskiä edes tietämättä, kuinka todennäköinen se on.

Otetaan kotimainen analogia: Tiedän, että taloni voi polttaa, mutta epätodennäköistä, - se on pieni todennäköisyys, suuri vaikutus. Minulla ei ole paljon aavistustakaan siitä, kuinka todennäköistä on tulipalo, mutta voin hallita riskiä joka tapauksessa tarkistamalla sähköjohdot ja asentamalla savuhälyttimet. Johdotustarkistus vähentää tulipalon mahdollisuutta, kun taas savuhälytys antaa minulle varhaisen varoituksen, jos tulipalo alkaa niin, että vaikutuksia voidaan vähentää - evakuoimalla talo ja kutsumalla palokunta.

Äskettäin yhdessä Exeterin yliopisto, olemme tutkineet mahdollisuutta kehittää varhaisvaroitusjärjestelmä AMOC-kaatopaikalle.

Käyttämällä yksinkertaista mallia, olemme osoittaneet Se, kuinka subtrooppisen ja subpolaarisen Atlantin suolapitoisuudet muuttuvat ajan myötä, voi antaa varhaisen osoituksen, jos AMOC on menossa romahtamiseen, mahdollisesti vuosikymmeniä ennen kuin itse AMOC on havainnut merkittävää heikkenemistä.

Tämän tutkimuksen alkuvaiheita on, mutta seuraamalla tällaista indikaattoria voi olla mahdollista antaa enemmän aikaa valmistautua AMOC-romahduksen seurauksiin tai ryhtyä aggressiivisempiin ilmastomuutoksen lieventämistoimenpiteisiin saadakseen AMOC: n vakaammalle tielle. .

Erinomaisia ​​kysymyksiä

Kun maailma selviytyy haasteista saavuttaa Pariisin ilmastosopimuksessa asetetut tavoitteet, kiinnostus kasvaa ilmastotiellä, väliaikaisesti ylitys lopullinen tavoitetaso. On tärkeää, että tällaiset ylitykset eivät ylitä peruuttamattomia kynnysarvoja matkalla lopulliseen määränpäähän, joten tippupisteiden tutkimuksen on liitettävä teoreettiset tulokset näihin käytännöllisempiin kysymyksiin.

Suuri osa AMOC: n kaatopaikkojen mallinnuksesta on tähän mennessä käyttänyt idealisoituja skenaarioita makean veden syöttämisestä Pohjois-Atlanttiin. Tämä on merkityksellistä joillekin aiemmin tapahtuneille AMOC-muutoksille, mutta tulevaisuuden ilmastomuutosten mallinntamiseksi meidän on ymmärrettävä, mitä tapahtuu, kun lämpeneminen ja raikkautuminen tapahtuvat yhdessä.

Tämä on haastavampi ongelma, koska asiaankuuluvien prosessien ja palautteiden määrä kasvaa. Jotkut näistä prosesseista toimivat pienessä mittakaavassa, jonka mallit pyrkivät ratkaisemaan nykyisellä laskentateholla. Keskeisten AMOC-prosessien mallinnuksen parantaminen vaatii kärsivällisyyttä ja pitkäaikaista sitoutumista, mutta maksaa lopulta osinkoja varmemmissa AMOC-ennusteissa.

Tutkimus AMOC: n romahtamisen varhaisesta varoituksesta on vasta alkutekijöissään, mutta se voi olla hedelmällinen tapa reagoida riskiin. Yksi asia on varma: varhaisvaroitus vaatii jatkuvia havaintoja AMOC: n keskeisistä näkökohdista.

AMOC-seuranta aloitti uuden aikakauden vuonna 2004 Nopean MOCHA, kiinnitettyjen instrumenttijoukko, joka kattaa Atlantin leveyden 26.5 astetta pohjoista leveyttä ja tarjoaa jatkuvaa seurantaa AMOC: iin. Ennen tätä levikkeestä oli ollut vain viisi tilannekuvaa 47 vuoden aikana.

Tulokset ovat jo muuttaneet ymmärrystämme siitä, kuinka AMOC vaihtelee ajassa: esimerkiksi an odottamaton sukeltaminen AMOC: iin - havaittu syksyllä 2009 - uskotaan olleen rooli epätavallisen kylmissä Euroopan talvissa vuosina 2009-10 ja 2010-11.

Viime aikoina a samanlainen seurantaryhmä on asennettu edelleen pohjoiseen, subpolaariseen Atlanttiin. Kera jatkuvat mittaukset Argo-kelluvien lämpötila- ja suolapitoisuuksien perusteella merentutkijoilla on nyt ennennäkemätön tietokanta tutkia tätä ilmastojärjestelmän tärkeätä osaa ja antaa maailmalle mahdollisuus varautua mihinkään ikäviin yllätyksiin.

Author

Tohtori Richard Wood, joka johtaa ilmasto-, kryosfääri- ja valtamereryhmää Ison-Britannian Met Office Hadley Centerissä. Tohtori Laura Jackson, tutkija samassa ryhmässä.

Tämä artikkeli on alun perin ilmestynyt Carbon Brief

books_causes

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}

UUSIMMAT VIDEOT

Pienet Plankton-asemaprosessit merellä, jotka keräävät kahdesti niin paljon hiiltä kuin tutkijat ajattelivat
Pienet Plankton-asemaprosessit merellä, jotka keräävät kahdesti niin paljon hiiltä kuin tutkijat ajattelivat
by Ken Buesseler
Meressä on merkittävä rooli maailman hiilisyklissä. Vetovoima tulee pienistä planktoneista, jotka tuottavat…
Ilmastomuutos uhkaa juomaveden laatua suurten järvien yli
Ilmastomuutos uhkaa juomaveden laatua suurten järvien yli
by Gabriel Filippelli ja Joseph D. Ortiz
”Älä juo / älä kiehauta” ei ole mitä kukaan haluaa kuulla kaupunginsa vesijohtovedestä. Mutta yhdistetyt vaikutukset
Energian muutoksesta puhuminen voi rikkoa ilmaston umpikujan
Energian muutoksesta puhuminen voi rikkoa ilmaston umpikujan
by InnerSelfin henkilökunta
Jokaisella on energiatarinoita, olipa kyse sitten sukulaisesta, joka työskentelee öljynporauslautalla, vanhemmasta, joka opettaa lasta kääntymään ...
Viljelykasvit saattavat kohdata hyönteisten ja lämpenevän ilmaston kaksoisvaikeuksia
Viljelykasvit saattavat kohdata hyönteisten ja lämpenevän ilmaston kaksoisvaikeuksia
by Gregg Howe ja Nathan Havko
Hyönteiset ja kasvit, joista he ruokkivat, ovat vuosituhansien ajan olleet mukana evoluutiotaistelussa: syödä tai olla ...
Päästöttömien päästöjen saavuttamiseksi hallituksen on puututtava esteisiin, joilla ihmiset saatetaan pois sähköautoista
Päästöttömien päästöjen saavuttamiseksi hallituksen on puututtava esteisiin, joilla ihmiset saatetaan pois sähköautoista
by Swapnesh Masrani
Yhdistyneen kuningaskunnan ja Skotlannin hallitukset ovat asettaneet kunnianhimoiset tavoitteet tulla nolla-hiilidioksiditalouksiksi vuosiksi 2050 ja 2045 ...
Kevät on saapunut aikaisemmin Yhdysvaltojen yli, ja se ei ole aina hyviä uutisia
Kevät on saapunut aikaisemmin Yhdysvaltojen yli, ja se ei ole aina hyviä uutisia
by Theresa Crimmins
Lämmin ilmasto on edistänyt kevään saapumista suuressa osassa Yhdysvaltoja. Tämä vuosi ei ole poikkeus.
Viimeinen jääkausi kertoo meille, miksi meidän on pidettävä huolta 2 ℃ lämpötilan muutoksesta
Viimeinen jääkausi kertoo meille, miksi meidän on pidettävä huolta 2 ℃ lämpötilan muutoksesta
by Alan N Williams, et ai
Hallitustenvälisen ilmastomuutospaneelin (IPCC) viimeisimmässä raportissa todetaan, että ilman merkittävää vähennystä…
Georgian kaupunki saa puolet sähköstään presidentti Jimmy Carterin aurinkotilalta
Georgian kaupunki saa puolet sähköstään presidentti Jimmy Carterin aurinkotilalta
by Johnna Crider
Plains, Georgia, on pieni kaupunki, joka on vain Columbuksen, Maconin ja Atlantan eteläpuolella ja Albanyn pohjoispuolella. Se on…

UUSIMMAT ARTIKKELIT

Hurrikaanit ja muut äärimmäiset sääkatastrofit saavat jotkut ihmiset liikkumaan ja vangitsemaan toiset paikalleen
Hurrikaanit ja muut äärimmäiset sääkatastrofit saavat jotkut ihmiset liikkumaan ja vangitsemaan toiset paikalleen
by Jack DeWaard
Jos näyttää siltä, ​​että äärimmäiset sääkatastrofit, kuten hurrikaanit ja metsäpalot, ovat yhä yleisempiä, vakavia ja…
Jos kaikki autot olisivat sähköisiä, Ison-Britannian hiilidioksidipäästöt väheneisivät 12%
Jos kaikki autot olisivat sähköisiä, Ison-Britannian hiilidioksidipäästöt väheneisivät 12%
by George Milev ja Amin Al-Habaibeh
COVID-19-lukitus on vähentänyt saastumista ja päästöjä Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja muualla maailmassa tarjoamalla selkeän…
Brasilian Jair Bolsonaro on tuhoisa alkuperäiskansojen maat, ja maailma häiritsee sitä
Brasilian Jair Bolsonaro on tuhoisa alkuperäiskansojen maat, ja maailma häiritsee sitä
by Brian Garvey ja Mauricio Torres
Vuoden 2019 Amazonin tulipalot aiheuttivat Brasilian metsien suurimman yhden vuoden menetyksen kymmenessä vuodessa. Mutta maailman kanssa ...
Miksi maat eivät laske päästöjä maahantuomistaan ​​tavaroista
Miksi maat eivät laske päästöjä maahantuomistaan ​​tavaroista
by Sarah McLaren
Haluaisin tietää, sisältävätkö Uuden-Seelannin 0.17 prosentin hiilidioksidipäästöt valmistettujen tuotteiden päästöjä…
Vihreät pelastuspalvelut: Luottamalla hiilidioksidipäästöihin, saastuttavat lentoyhtiöt pääsevät koukkuun
Vihreät pelastuspalvelut: Luottamalla hiilidioksidipäästöihin, saastuttavat lentoyhtiöt pääsevät koukkuun
by Ben Christopher Howard
Koronaviruspandemia on maadoittanut tuhansia lentokoneita, mikä edistää kaikkien aikojen suurinta CO fall-laskua…
Pidemmin kasvavilla vuodenaikoilla on rajoitettu vaikutus ilmastomuutoksen torjuntaan
Pidemmin kasvavilla vuodenaikoilla on rajoitettu vaikutus ilmastomuutoksen torjuntaan
by Alemu Gonsamo
Ilmaston lämpeneminen johtaa varhaisiin lähteisiin ja viivästyneisiin syksyihin kylmempissä ympäristöissä, jolloin kasvit voivat kasvaa ...
Sekä konservatiivit että liberaalit haluavat vihreän energian tulevaisuutta, mutta eri syistä
Sekä konservatiivit että liberaalit haluavat vihreän energian tulevaisuutta, mutta eri syistä
by Deidra Miniard et ai
Poliittiset erimielisyydet ovat nykyään yhä kasvava kiinnitys Yhdysvalloissa riippumatta siitä, onko kyse avioliitosta, joka ylittää puolueen linjat.
Kuinka naudanlihan ilmastovaikutukset ovat verrattavissa kasviperäisiin vaihtoehtoihin
Kuinka naudanlihan ilmastovaikutukset ovat verrattavissa kasviperäisiin vaihtoehtoihin
by Alexandra Macmillan ja Jono Drew
Ihmettelen vegaaninlihan ilmastovaikutuksia verrattuna naudanlihaan. Kuinka hyvin käsitelty patty verrataan…