AMOC'un şeması. Kırmızı yolaklar yüzeye yakın daha sıcak su gösterirken, mor yolaklar derinlikte hareket eden daha soğuk, daha yoğun su gösterir. Kredi bilgileri: Met Office
Genel olarak iklim değişikliğini kademeli bir süreç olarak düşünüyoruz: insanlar ne kadar çok sera gazı yayıyorsa, iklim o kadar fazla değişecektir. Peki bizi geri dönüşü olmayan değişime adayan “geri dönüşü olmayan noktalar” var mı?
“AMOC” olarak bilinen “Atlantik Meridional Overturning Circulation”, dünya okyanuslarındaki en büyük mevcut sistemlerden biridir ve iklimi düzenlemede önemli bir rol oynamaktadır.
Sıcak bir iklim tarafından üzülme riski altında olan hassas bir okyanus sıcaklıkları ve tuzluluk dengesi tarafından yönlendirilir.
Son araştırmalar, AMOC'un bu yüzyılda zayıflama olasılığının yüksek olduğunu, ancak bir çöküşün pek olası olmadığını göstermektedir. Bununla birlikte, bilim adamları, ne kadar ısınmanın AMOC'yi bir devrilme noktasını geçebileceğini tam olarak tanımlayabilmenin bir yoludur.
devirme
Aşağıdaki şekil AMOC'un bir resmini göstermektedir. Kuzey Atlantik'te, subtropiklerden gelen ılık su yüzeye doğru kuzeye, soğukta - ve dolayısıyla daha yoğun - güneye doğru derinlemesine, tipik olarak yüzeyin 2–4km altında seyahat eder.
Kuzeyde, ılık yüzey suyu, üstteki atmosfer tarafından soğutulur, soğuğa, yoğun suya dönüştürülür ve derin, güney dalını beslemek için lavabolar. Başka yerlerde, soğuk su yükselir ve ısıtılır, üst, ılık dalı yeniden besler ve devreyi tamamlar.
AMOC çökebilir mi?
AMOC iklim değişikliğine karşı savunmasızdır. Atmosfer artan sera gazları nedeniyle ısındıkça, okyanusun Kuzey Atlantik yüzeyinden ısı kaybetme kabiliyeti azalır ve AMOC'un itici faktörlerinden biri zayıflar.
Küresel ısınmanın bu yüzyıldaki iklim modeli projeksiyonları sürekli olarak AMOC'un zayıflamasına işaret ediyor. En son değerlendirmeler Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) - beşinci değerlendirme raporu (AR5) ve değişen iklimde okyanuslar ve kriyosfer hakkında özel rapor (SROCC) - her ikisi de AMOC'nin 21. yüzyılda zayıflaması muhtemeldir.
Böyle bir zayıflamanın, kuzeydeki ısı temini yavaşladıkça Kuzey Atlantik bölgesi çevresindeki iklim üzerinde soğutma etkisi olacaktır. Bu etki iklim projeksiyonlarına dahil edilir, ancak artan sera gazı konsantrasyonlarından kaynaklanan doğrudan ısınma etkisi daha güçlüdür, bu nedenle net sonuç hala kara bölgeleri üzerinde ısınmaktadır.
Ancak teorik olarak daha dramatik değişiklikler mümkündür. Mevcut güçlü AMOC'nin sürdürülemez hale geldiği bir “devrilme noktası” olabilir.
Bunun kanıtı bir seminal kağıdı 1961'de modern oşinografinin babalarından biri tarafından yayınlanan, Henry Stommel. Stommel, AMOC'nin sıcaklık ve tuzluluk etkileri arasında her ikisi de deniz suyunun yoğunluğunu etkileyen bir tür rekabet olduğunu fark etti.
Aşağıdaki şekil farklı olası AMOC durumlarını göstermektedir. Bugünün ikliminde sıcaklık hakimdir ve soğuk, yoğun yüksek enlem suyu güçlü bir AMOC (kırmızı eğri) sağlar. Ancak diğer iklim koşullarında, tatlı suların (yağış veya buz erimesinden) yüksek enlemli suyu tazelemek ve böylece hafifletmek mümkündür; bu durumda, su, çöken AMOC'yi sürmek için yeterince yoğun değildir (mavi eğri).
Atlantik'e tatlı su girişi - örneğin Grönland buz tabakasının hızlı erimesinden - yeterince mavi olsaydı, mavi nokta şekilde sağa doğru hareket ederdi. Stommel'in modeline göre, bir noktada güçlü AMOC durumu (kırmızı) sürdürülemez hale gelir ve AMOC “kapalı” durumuna (mavi) düşer. Daha sonra, sürüş iklimi değişikliği daha sonra ters çevrilmiş olsa bile (mavi nokta şekilde sola doğru hareket ediyor), AMOC mavi eğri üzerinde kalacak ve iklim, günümüz koşullarını aşana kadar tekrar açılmayacaktı. ters yön. Bu fenomen “histerezis” olarak bilinir.
Stommel'in basit modelinde AMOC'un devrilme noktaları ve histerezisi. AMOC'nin olası durumları Atlantik Okyanusu'na (x ekseni) giren tatlı su miktarına bağlıdır. AMOC gücü y ekseninde gösterilir. [Her ikisinin de 1 Sv'nin saniyede taşınan bir milyon metreküp suyu ifade ettiği Sverdrups (Sv) cinsinden ölçüldüğünü unutmayın.] Düşük tatlı su girişi olduğunda, sıcaklık akışa hakim olur ve sadece güçlü bir AMOC mümkündür (kırmızı eğri). Yüksek tatlı su girişi için sadece çökmüş bir durum mümkündür (mavi eğri). Arada her iki durum da mümkündür. Eğer tatlı su girişi kritik bir değerin (devrilme noktası) ötesine yükselecek olsaydı, AMOC çökecektir. Ardından, tatlı su girişi orijinal durumuna geri döndürülse bile, AMOC kapalı kalacaktır. Kredi bilgileri: Met Office.
Uzun vadeli projeksiyonlar
Stommel'in fikri yıllar içinde gelişti, ancak temel içgörü hala geçerli. Var eviInsidans AMOC değişikliklerinin geçmişin bazı büyük iklim değişimlerinde rol oynamış olabileceğini - en son 8,200 yıl önce dünya son buz çağından itibaren ortaya çıktığı için.
O sırada, kuzeybatı Kanada'da büyük bir göl bir buz duvarı tarafından geri tutuldu. Sıcaklıklar ısındıkça buz duvarı çöktü, tatlı su biriktirmek gölden Kuzey Atlantik'e ve AMOC'ye müdahale. Şu anda büyük bir soğutma görülebilir iklimsel kayıtlar Kuzey Amerika, Grönland ve Avrupa genelinde.
Kapsamlı iklim modelleri genellikle 21. yüzyılda AMOC'un tamamen kapatılmasını yansıtmaz, ancak son zamanlarda modeller geleceğe daha fazla uygulanmaktadır. Senaryoları altında sürekli yüksek sera gazı konsantrasyonları, bir dizi model bir 2300'e kadar etkili AMOC kapatması.
Bununla birlikte, gelecekteki AMOC'nin model projeksiyonları geniş bir aralıkta değişmektedir. Sonuç olarak, küresel ısınmanın hangi düzeyde bir AMOC kapatmasıyla sonuçlanacağı sorusu üzerine, bilimsel topluluğun yakın gelecekte herhangi bir yakınlaşma görmesi olası değildir.
Stommel'in orijinal modelinde AMOC'yi dengesizleştiren temel mekanizma iklim modellerinde önemli gibi görünse de, AMOC'yi stabilize etmeye çalışan başka süreçler de var. Bu işlemlerin birçoğunun nicel olarak modellenmesi zordur, özellikle de mevcut hesaplama gücü ile mümkün olan sınırlı çözünürlükle. Bu nedenle AMOC tahminlerimiz bir süre daha belirsizliğe maruz kalmaya devam edecek.
Tüm kanıtlar dikkate alınarak IPCC'nin AR5 ve SROCC'si, 2100'den önce bir AMOC çöküşü olduğu sonucuna vardı.çok düşük ihtimal”(Pdf). Bununla birlikte, bir AMOC devrilme noktasının geçmesinin etkileri çok büyük olacaktır, bu yüzden en iyi ihtimalle “düşük olasılık, yüksek etki” senaryosu olarak görülür.
Bir çöküşün etkileri ne olurdu?
İklim modelleri, AMOC tamamen kapanacaksa iklim üzerindeki etkisini değerlendirmek için kullanılabilir. Bir modelde Kuzey Atlantik'e büyük miktarlarda tatlı su ekleyerek, bilim adamları ilmiğin alt dalını oluşturan soğuk, yoğun suyu yapay olarak hafifletir. Bu AMOC'yi durdurur ve iklim üzerindeki etkilere bakabiliriz.
Aşağıdaki şekil böyle bir deneyle sonuçlanan değişiklikleri göstermektedir. AMOC'nin kapatılması, tüm kuzey yarımkürenin, özellikle Kuzey Atlantik ısı kaybı bölgesine (Kuzey Atlantik merkezi ısıtma sisteminin “radyatörü”) en yakın bölgelerinin soğutulmasına (mavi gölgeleme) neden olur. Bu bölgelerde soğutma, sera gazları nedeniyle öngörülen ısınmayı aşıyor, bu nedenle 21. yüzyılda tamamen kapanma olasılığı çok düşük olsa da, batı Avrupa gibi bölgelerde net bir soğutmaya neden olabilir.
AMOC'nin yapay olarak indüklenmesini takiben yüzey sıcaklığında (C) modellenmiş değişiklik. Gölgeleme soğutma (mavi) veya ısınmayı (turuncu ve kırmızı) gösterir. Springer'ın izniyle yeniden basılmıştır. Jackson ve diğ. (2015) Küresel ve Avrupa ikliminin yüksek çözünürlüklü GCM, Climate Dynamics'de AMOC'un yavaşlamasının etkileri.
Diğer etkiler arasında yağış düzenlerindeki büyük değişimler, Avrupa üzerindeki kış fırtınalarındaki artışlar ve Kuzey Atlantik havzasında deniz seviyesinin 50 cm'ye kadar yükselmesi yer alıyor. Birçok bölgede bu etkiler küresel ısınmadan kaynaklanan eğilimleri şiddetlendirecektir.
Bu tür model deneyleri yapay “ne olur?” senaryolarda, AMOC çöküşünden kaynaklanabilecek değişikliklerin büyüklüğünü gösterirler. Tarım, vahşi yaşam, ulaşım, enerji talebi ve kıyı altyapısı üzerindeki etkiler karmaşık olacaktır, ancak önemli sosyoekonomik sonuçların olacağından emin olabiliriz. Örneğin, bir çalışma İngiltere ve İrlanda'nın büyük otlak bölgelerinde çim verimliliğinde% 50 azalma göstermiştir.
Çökme riski hakkında ne yapılabilir?
Yukarıda açıklandığı gibi, bilim adamları, AMOC'nin bir devrilme noktasını geçme riski taşıyacağı bir küresel ısınma seviyesini güvenle tanımlayabilmenin bir yoludur.
Bununla birlikte, AMOC çökmesi riskini, ne kadar olası olduğunu bilmeden bile yönetmek mümkün olabilir.
Evsel bir benzetme yapmak için: Evimin yanmasının mümkün olduğunu, ancak pek olası olmadığını biliyorum - bu düşük olasılıklı, yüksek etkili bir olaydır. Yangın çıkmamın ne kadar olası olduğu hakkında pek bir fikrim yok, ancak elektrik kablolarını kontrol ettirip duman alarmları kurarak riski yine de yönetebilirim. Kablolama kontrolü yangın olasılığını azaltırken, bir yangın başlarsa duman alarmı bana erken uyarı verir, böylece etki azaltılabilir - evi tahliye ederek ve itfaiyeyi arayarak.
Son zamanlarda, meslektaşları ile birlikte University of Exeter, AMOC devrilme için bir erken uyarı sistemi geliştirme olasılığını araştırıyoruz.
Basit bir model kullanarak, gösterdik subtropikal ve subpolar Atlantik tuzluluklarının zaman içinde evrimleşme biçiminin, AMOC'nin muhtemelen AMOC'nin kendisinde herhangi bir büyük zayıflama görülmeden yıllar önce çöküş yolunda olup olmadığına dair erken bir gösterge verebilir.
Bu araştırma için ilk günler, ancak böyle bir göstergeyi izleyerek bir AMOC çöküşünün sonuçlarına hazırlanmak veya AMOC'yi daha kararlı bir yola sokmak için daha agresif iklim değişikliği azaltma önlemleri almak daha fazla zaman vermek mümkün olabilir. .
Üstün sorular
Dünya Paris iklim anlaşmasının hedeflerine ulaşma zorluklarıyla başa çıktıkça, iklim yollarına olan ilgi artmaktadır. geçici olarak aşmak nihai hedef seviyesi. Bu tür aşmaların nihai varış noktasına giderken geri dönüşü olmayan eşikleri geçmemesi önemlidir, bu nedenle devrilme noktaları üzerine yapılan araştırmaların teorik sonuçları bu daha pratik sorulara bağlaması gerekir.
AMOC devrilme noktalarının modellenmesinin çoğu, Kuzey Atlantik'e tatlı su girişi için ideal senaryolar kullanmıştır. Bu, geçmiş AMOC değişiklikleriyle ilgilidir, ancak gelecekteki iklim değişikliğini modellemek için, ısınma ve tazeleme birlikte gerçekleştiğinde neler olduğunu anlamamız gerekir.
İlgili süreçlerin ve geri bildirimlerin sayısı arttığı için bu daha zor bir sorundur. Bu süreçlerin bazıları, modellerin mevcut bilgi işlem gücü ile çözülmeye çalıştığı küçük ölçeklerde çalışır. Kilit AMOC süreçlerinin modellenmesinin iyileştirilmesi sabır ve uzun vadeli taahhüt gerektirir, ancak sonunda daha güvenli AMOC tahminlerinde temettü ödeyecektir.
AMOC çöküşünün erken uyarısı üzerine araştırmalar başlangıç aşamasındadır, ancak riske yanıt vermenin verimli bir yolu olabilir. Kesin olan bir şey var: erken uyarı, AMOC'un kilit yönlerinin sürekli gözlemini gerektirecektir.
AMOC izleme 2004 yılında yeni bir döneme girdi HIZLI-MOCHAAtlantik'in genişliğini 26.5 derece kuzey enleminde kapsayan ve AMOC'nin sürekli izlenmesini sağlayan bir dizi demirlemiş alet. Bundan önce, 47 yıla yayılmış dolaşımın sadece beş enstantanesi vardı.
Sonuçlar AMOC'un zaman içinde nasıl değiştiği konusundaki anlayışımızı zaten değiştirdi: örneğin, AMOC'da beklenmedik düşüş - 2009 Sonbaharında gözlemlenen - 2009-10 ve 2010-11 gibi alışılmadık derecede soğuk Avrupa kışlarında rol oynadığı düşünülmektedir.
Daha yakın bir zamanda, bir benzer izleme dizisi Atlantik subpolar kuzeyine daha kuzeyde kurulmuştur. İle birlikte sürekli ölçümler Argo şamandıralarından kaynaklanan sıcaklık ve tuzluluk oranı, oşinografların artık iklim sistemimizin bu önemli unsurunu incelemek ve dünyaya kötü sürprizlere hazırlanma şansı vermek için eşi görülmemiş bir veri tabanı var.
Yazar hakkında
İngiltere Met Ofis Hadley Merkezi'nde iklim, kriyosfer ve okyanuslar grubunu yöneten Dr Richard Wood. Dr. Laura Jackson, aynı gruptaki bir bilim adamı.
Bu makale ilk olarak göründü Karbon kısa
books_causes