Uniwersytet w Utrechcie Utrecht, Holandia: Potężne burze, nagłe zmiany pogody i Nowy Jork zamrożony w lodzie. W ten sposób hollywoodzki hit „Pojutrze” przedstawił nagłe zamknięcie Oceanu Atlantyckiego i jego katastrofalne skutki.
Choć wizja Hollywood była przesadzona, film z 2004 roku postawił poważne pytanie: jeśli globalne ocieplenie zatrzyma Atlantyk, wywracając cyrkulację, która ma kluczowe znaczenie dla transportu ciepła z tropików na północne szerokości geograficzne, jak gwałtowne i poważne będą zmiany klimatyczne? ?
Dwadzieścia lat po premierze filmu wiemy dużo więcej o ruchu Oceanu Atlantyckiego. Instrumenty rozmieszczone w oceanie od 2004 r. pokazują, że ruch Atlantyku znacznie zwolnił w ciągu ostatnich dwóch dekad, być może do najsłabszego punktu od prawie tysiąclecia.
Badania sugerują również, że cyrkulacja osiągnęła w przeszłości niebezpieczny punkt krytyczny, co spowodowało gwałtowny, niepohamowany spadek i że może ponownie osiągnąć ten punkt krytyczny w miarę ocieplania się planety oraz topnienia lodowców i pokryw lodowych.
W nowym badaniu wykorzystującym najnowszą generację modeli klimatycznych Ziemi symulowaliśmy przepływ słodkiej wody do momentu, gdy cyrkulacja oceaniczna osiągnęła punkt krytyczny.
Wyniki pokazały, że handel może zostać całkowicie zatrzymany w ciągu stulecia od osiągnięcia punktu krytycznego i że tendencja zmierza w tym kierunku. Jeśli tak się stanie, średnie temperatury w Ameryce Północnej, niektórych częściach Azji i Europie spadną o kilka stopni, a ludzie na całym świecie odczują poważne, kaskadowe konsekwencje.
Odkryliśmy także oparty na fizyce sygnał wczesnego ostrzegania, który może zaalarmować świat, gdy cyrkulacja atlantycka zbliża się do punktu krytycznego.
Oceaniczny przenośnik taśmowy
Prądy oceaniczne napędzane są przez wiatry, pływy i różnice w gęstości wody.
W obiegu atlantyckim ciepłe i stosunkowo słone wody powierzchniowe w pobliżu równika płyną w kierunku Grenlandii. W trakcie swojej podróży przecina Morze Karaibskie, okrąża Zatokę Meksykańską, następnie płynie wzdłuż wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, zanim przekroczy Ocean Atlantycki.
Prąd ten, zwany także Prądem Zatokowym, dostarcza ciepło do Europy. Gdy płynie na północ i ochładza się, masa wody staje się cięższa. Zanim dotrze do Grenlandii, zaczyna tonąć i płynąć na południe. Zatonięcie w pobliżu Grenlandii powoduje zasysanie wody z innego miejsca na Atlantyku i cykl się powtarza, jak przenośnik taśmowy.
Zbyt dużo świeżej wody z topniejących lodowców i pokrywy lodowej Grenlandii może osłabić zasolenie wody, zapobiegając jej opadaniu i osłabiając oceaniczny pas transmisyjny. Słabszy przenośnik taśmowy transportuje mniej ciepła na północ, a także umożliwia dotarcie do Grenlandii mniej ciężkiej wody, co jeszcze bardziej osłabia wytrzymałość przenośnika taśmowego. Gdy osiągnie punkt krytyczny, szybko się wyłącza.
Co stanie się z klimatem w punkcie krytycznym?
Istnienie punktu krytycznego po raz pierwszy zaobserwowano w bardzo uproszczonym modelu ruchu Oceanu Atlantyckiego we wczesnych latach sześćdziesiątych XX wieku. Najbardziej szczegółowe dostępne obecnie modele klimatyczne wskazują, że wytrzymałość przenośnika taśmowego będzie nadal spadać w obliczu zmian klimatycznych. Jednak w tych modelach klimatycznych wydaje się, że nie występuje nagłe ustanie cyrkulacji atlantyckiej.
Tutaj pojawia się rola naszego badania. Przeprowadziliśmy eksperyment, wykorzystując szczegółowy model klimatyczny, aby znaleźć punkt krytyczny nagłego zamknięcia poprzez powolne zwiększanie dopływu słodkiej wody.
Odkryliśmy, że gdy przenośnik taśmowy osiągnie punkt krytyczny, przestaje działać w ciągu 100 lat. Przenikanie ciepła w kierunku północnym gwałtownie maleje, co prowadzi do nagłych zmian klimatycznych.
Skutek: niebezpieczne zimno na północy
Obszary dotknięte Prądem Zatokowym otrzymują znacznie mniej ciepła, gdy cyrkulacja ustaje. To ochłodzi kontynenty Ameryki Północnej i Europy o kilka stopni.
Na klimat europejski wpływa Prąd Zatokowy w większym stopniu niż na inne regiony. Z naszego doświadczenia wynika, że oznacza to ocieplenie części kontynentu o ponad 3 stopnie C na dekadę, czyli znacznie szybciej niż dzisiejsze globalne ocieplenie wynoszące około 0,2 C na dekadę. Ustaliliśmy, że w niektórych częściach Norwegii temperatura spadnie o ponad 20°C. Z kolei temperatury w regionach półkuli południowej wzrosną o kilka stopni.
Te zmiany temperatury rozwijają się przez około 100 lat. Może się to wydawać długim okresem czasu, ale jest to zaskakujące w typowej klimatycznej skali czasu.
Zamknięcie przenośnika taśmowego będzie miało również wpływ na poziom morza i rozkład opadów, potencjalnie przesuwając inne ekosystemy bliżej punktów krytycznych. Na przykład las deszczowy Amazonii jest wrażliwy na niskie opady. Gdyby ekosystem leśny został przekształcony w użytki zielone, konwersja ta spowodowałaby uwolnienie węgla do atmosfery i doprowadziłaby do utraty cennego magazynu węgla, co jeszcze bardziej przyspieszyłoby zmianę klimatu.
W odległej przeszłości ruch Oceanu Atlantyckiego uległ znacznemu spowolnieniu. W okresach lodowcowych, kiedy topniały pokrywy lodowe pokrywające duże części planety, napływ słodkiej wody spowalniał cyrkulację Oceanu Atlantyckiego, prowadząc do ogromnych wahań klimatycznych.
Kiedy więc zobaczymy ten punkt zwrotny?
Najważniejsze pytanie – kiedy cyrkulacja Oceanu Atlantyckiego osiągnie punkt krytyczny – pozostaje bez odpowiedzi. Notatki nie sięgają wystarczająco daleko wstecz, aby wyciągnąć jasne wnioski. Chociaż niedawne badanie sugerowało, że przenośnik taśmowy szybko zbliża się do punktu krytycznego, być może w ciągu kilku lat, w analizach statystycznych przyjęto kilka założeń, które zwiększają niepewność.
Zamiast tego udało nam się opracować obserwowalny, oparty na fizyce sygnał wczesnego ostrzegania, który obejmuje transport zasolenia na południowej granicy Oceanu Atlantyckiego. Po osiągnięciu tego progu punkt krytyczny prawdopodobnie nadejdzie w ciągu jednej do czterech dekad.
Wpływ klimatu wynikający z naszego badania podkreśla powagę tego nagłego zawalenia się przenośnika taśmowego. Zmiany temperatury, poziomu morza i opadów będą miały poważny wpływ na społeczeństwo, a zmian klimatycznych w skali czasu ludzkiego nie da się zatrzymać.
Martwienie się o ekstremalne zimno w miarę ocieplania się planety może wydawać się sprzeczne z intuicją, ale jeśli główna cyrkulacja Oceanu Atlantyckiego zatrzyma się z powodu napływu zbyt dużej ilości wody roztopowej, będzie to grozić niebezpieczeństwem.
Choć wizja Hollywood była przesadzona, film z 2004 roku postawił poważne pytanie: jeśli globalne ocieplenie zatrzyma Atlantyk, wywracając cyrkulację, która ma kluczowe znaczenie dla transportu ciepła z tropików na północne szerokości geograficzne, jak gwałtowne i poważne będą zmiany klimatyczne? ?
Dwadzieścia lat po premierze filmu wiemy dużo więcej o ruchu Oceanu Atlantyckiego. Instrumenty rozmieszczone w oceanie od 2004 r. pokazują, że ruch Atlantyku znacznie zwolnił w ciągu ostatnich dwóch dekad, być może do najsłabszego punktu od prawie tysiąclecia.
Badania sugerują również, że cyrkulacja osiągnęła w przeszłości niebezpieczny punkt krytyczny, co spowodowało gwałtowny, niepohamowany spadek i że może ponownie osiągnąć ten punkt krytyczny w miarę ocieplania się planety oraz topnienia lodowców i pokryw lodowych.
W nowym badaniu wykorzystującym najnowszą generację modeli klimatycznych Ziemi symulowaliśmy przepływ słodkiej wody do momentu, gdy cyrkulacja oceaniczna osiągnęła punkt krytyczny.
Wyniki pokazały, że handel może zostać całkowicie zatrzymany w ciągu stulecia od osiągnięcia punktu krytycznego i że tendencja zmierza w tym kierunku. Jeśli tak się stanie, średnie temperatury w Ameryce Północnej, niektórych częściach Azji i Europie spadną o kilka stopni, a ludzie na całym świecie odczują poważne, kaskadowe konsekwencje.
Odkryliśmy także oparty na fizyce sygnał wczesnego ostrzegania, który może zaalarmować świat, gdy cyrkulacja atlantycka zbliża się do punktu krytycznego.
poszerza się
Prądy oceaniczne napędzane są przez wiatry, pływy i różnice w gęstości wody.
W obiegu atlantyckim ciepłe i stosunkowo słone wody powierzchniowe w pobliżu równika płyną w kierunku Grenlandii. W trakcie swojej podróży przecina Morze Karaibskie, okrąża Zatokę Meksykańską, następnie płynie wzdłuż wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, zanim przekroczy Ocean Atlantycki.
Prąd ten, zwany także Prądem Zatokowym, dostarcza ciepło do Europy. Gdy płynie na północ i ochładza się, masa wody staje się cięższa. Zanim dotrze do Grenlandii, zaczyna tonąć i płynąć na południe. Zatonięcie w pobliżu Grenlandii powoduje zasysanie wody z innego miejsca na Atlantyku i cykl się powtarza, jak przenośnik taśmowy.
Zbyt dużo świeżej wody z topniejących lodowców i pokrywy lodowej Grenlandii może osłabić zasolenie wody, zapobiegając jej opadaniu i osłabiając oceaniczny pas transmisyjny. Słabszy przenośnik taśmowy transportuje mniej ciepła na północ, a także umożliwia dotarcie do Grenlandii mniej ciężkiej wody, co jeszcze bardziej osłabia wytrzymałość przenośnika taśmowego. Gdy osiągnie punkt krytyczny, szybko się wyłącza.
Co stanie się z klimatem w punkcie krytycznym?
Istnienie punktu krytycznego po raz pierwszy zaobserwowano w bardzo uproszczonym modelu ruchu Oceanu Atlantyckiego we wczesnych latach sześćdziesiątych XX wieku. Najbardziej szczegółowe dostępne obecnie modele klimatyczne wskazują, że wytrzymałość przenośnika taśmowego będzie nadal spadać w obliczu zmian klimatycznych. Jednak w tych modelach klimatycznych wydaje się, że nie występuje nagłe ustanie cyrkulacji atlantyckiej.
Tutaj pojawia się rola naszego badania. Przeprowadziliśmy eksperyment, wykorzystując szczegółowy model klimatyczny, aby znaleźć punkt krytyczny nagłego zamknięcia poprzez powolne zwiększanie dopływu słodkiej wody.
Odkryliśmy, że gdy przenośnik taśmowy osiągnie punkt krytyczny, przestaje działać w ciągu 100 lat. Przenikanie ciepła w kierunku północnym gwałtownie maleje, co prowadzi do nagłych zmian klimatycznych.
Skutek: niebezpieczne zimno na północy
Obszary dotknięte Prądem Zatokowym otrzymują znacznie mniej ciepła, gdy cyrkulacja ustaje. To ochłodzi kontynenty Ameryki Północnej i Europy o kilka stopni.
Na klimat europejski wpływa Prąd Zatokowy w większym stopniu niż na inne regiony. Z naszego doświadczenia wynika, że oznacza to ocieplenie części kontynentu o ponad 3 stopnie C na dekadę, czyli znacznie szybciej niż dzisiejsze globalne ocieplenie wynoszące około 0,2 C na dekadę. Ustaliliśmy, że w niektórych częściach Norwegii temperatura spadnie o ponad 20°C. Z kolei temperatury w regionach półkuli południowej wzrosną o kilka stopni.
Te zmiany temperatury rozwijają się przez około 100 lat. Może się to wydawać długim okresem czasu, ale jest to zaskakujące w typowej klimatycznej skali czasu.
Zamknięcie przenośnika taśmowego będzie miało również wpływ na poziom morza i rozkład opadów, potencjalnie przesuwając inne ekosystemy bliżej punktów krytycznych. Na przykład las deszczowy Amazonii jest wrażliwy na niskie opady. Gdyby ekosystem leśny został przekształcony w użytki zielone, konwersja ta spowodowałaby uwolnienie węgla do atmosfery i doprowadziłaby do utraty cennego magazynu węgla, co jeszcze bardziej przyspieszyłoby zmianę klimatu.
W odległej przeszłości ruch Oceanu Atlantyckiego uległ znacznemu spowolnieniu. W okresach lodowcowych, kiedy topniały pokrywy lodowe pokrywające duże części planety, napływ słodkiej wody spowalniał cyrkulację Oceanu Atlantyckiego, prowadząc do ogromnych wahań klimatycznych.
Kiedy więc zobaczymy ten punkt zwrotny?
Najważniejsze pytanie – kiedy cyrkulacja Oceanu Atlantyckiego osiągnie punkt krytyczny – pozostaje bez odpowiedzi. Notatki nie sięgają wystarczająco daleko wstecz, aby wyciągnąć jasne wnioski. Chociaż niedawne badanie sugerowało, że przenośnik taśmowy szybko zbliża się do punktu krytycznego, być może w ciągu kilku lat, w analizach statystycznych przyjęto kilka założeń, które zwiększają niepewność.
Zamiast tego udało nam się opracować obserwowalny, oparty na fizyce sygnał wczesnego ostrzegania, który obejmuje transport zasolenia na południowej granicy Oceanu Atlantyckiego. Po osiągnięciu tego progu punkt krytyczny prawdopodobnie nadejdzie w ciągu jednej do czterech dekad.
Wpływ klimatu wynikający z naszego badania podkreśla powagę tego nagłego zawalenia się przenośnika taśmowego. Zmiany temperatury, poziomu morza i opadów będą miały poważny wpływ na społeczeństwo, a zmian klimatycznych w skali czasu ludzkiego nie da się zatrzymać.
Martwienie się o ekstremalne zimno w miarę ocieplania się planety może wydawać się sprzeczne z intuicją, ale jeśli główna cyrkulacja Oceanu Atlantyckiego zatrzyma się z powodu napływu zbyt dużej ilości wody roztopowej, będzie to grozić niebezpieczeństwem.
„Analityk. Nieuleczalny nerd z bekonu. Przedsiębiorca. Oddany pisarz. Wielokrotnie nagradzany alkoholowy ninja. Subtelnie czarujący czytelnik.”
