Πως λειτουργούν τα θαλάσσια ρεύματα στον ωκεανό και πόσο αργεί το σημείο καμπής στο AMOC
Dr. rer.pol. N Theodosakis
«The Day After Tomorrow» Είκοσι χρόνια μετά την κυκλοφορία της ταινίας, γνωρίζουμε πολλά περισσότερα για την κυκλοφορία του Ατλαντικού Ωκεανού. Τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν στον ωκεανό από το 2004 δείχνουν ότι η κυκλοφορία στον Ατλαντικό Ωκεανό έχει επιβραδυνθεί αισθητά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, πιθανώς στην ασθενέστερη κατάστασή της εδώ και σχεδόν μια χιλιετία. Μελέτες δείχνουν επίσης ότι η κυκλοφορία έχει φτάσει σε ένα επικίνδυνο σημείο καμπής στο παρελθόν που την έστειλε σε μια απότομη, ασταμάτητη πτώση και ότι θα μπορούσε να χτυπήσει ξανά αυτό το σημείο ανατροπής καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται και οι παγετώνες και τα στρώματα πάγου λιώνουν.
Μια μικρή περιγραφή σε σκίτσα για το πως λειτουργεί το νερό στους ωκεανούς για να καταλάβουμε την επίδραση της κλιματικής αλλαγής στο ρεύμα του Μεξικού.[i]
Στη γη δημιουργούνται στην επιφάνεια της θάλασσας οι λεγόμενες Gyres (ελληνική προέλευση λέξεως-κυκλικές κινήσεις): Στο βόρειο ημισφάριο ειναι δεξιόστροφα και στο νότιο ημισφαίριο αριστερόστροφα και αυτό επειδή η γη περιστρέφεται και μεταφέρει την ένταση της περιστορφής στους ανέμους.
Εάν η Γη δεν περιστρεφόταν περί του άξονα της τότε τα νερά θα κινιόντουσαν λόγω της χαμηλής πίεσης στον Ισημερινό και της υψηλής πίεσης στους Πόλους από τον ισημερινό προς τους πόλους και αντίθετα.
Συνεπάγεται ότι όπως περιστρέφεται η Γη ο αέρας που πηγαίνει βόρειa εκτρέπεται προς τα ανατολικά και ο άερας που πηγαίνει νότια εκτρέπεται προς τα δυτικά.
Tα μεγάλα ρεύματα του ανέμου σχηματίζουν σχήματα σαν βρόχους γύρω από τη λεκάνη του ωκεανού και αυτό ονομάζεται φαινόμενο Coriolis, οι άνεμοι σπρώχνουν το ωκεανό από κάτω από τις κυρίαρχες περιστρεφόμενες δίνες (gyres) και επειδή το νερό συγκρατεί τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά από τον αέρα, αυτά τα ρεύματα βοηθούν στην αποκατάσταση της θερμότητας σε όλο τον κόσμο, σε αντίθεση με τα επιφανειακά ρεύματα. Τα βαθιά ωκεάνια ρεύματα οδηγούνται κυρίως από τις αλλαγές στην πυκνότητα του θαλασσινού νερού καθώς το νερό κινείται προς τον Βόρειο Πόλο γίνεται ψυχρότερο, έχει υψηλή συγκέντρωση αλατιού επειδή oι κρύσταλλοι πάγου σχηματίζουν νερό ενώ αφήνουν πίσω το αλάτι, αυτό το ψυχρό με υψηλή συγκέντρωση αλατιού νερό έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και βυθίζεται και θερμότερο νερό παίρνει τη θέση του. Και αυτή η διαδικασία κάθετης ανακύκλωσης του νερού ονομάζεται Θερμόαλη κυκλοφορία. Η θερμόαλη κυκλοφορία του βαθέως νερού και τα ανεμογενή επιφανειακά ρεύματα συνδυάζονται και δημιουργούν έναν ελικοειδή βρόχο που λέγεται Παγκόσμιος Μεταφορικός Ιμάντας. Αυτό το ρεύμα, γνωστό και ως Ρεύμα του Κόλπου, φέρνει θερμότητα στην Ευρώπη. Μέχρι να φτάσει στη Γροιλανδία, αρχίζει να βυθίζεται και να ρέει προς τα νότια. Η βύθιση του νερού κοντά στη Γροιλανδία τραβά νερό από αλλού στον Ατλαντικό Ωκεανό και ο κύκλος επαναλαμβάνεται, όπως ένας μεταφορικός ιμάντας.
Το νερό μέσα σε αυτή την κυκλοφορία κινείται μόνο με λίγα εκατοστά ανά δευτερόλεπτο. Μια σταγόνα νερού θα χρειαστεί 1000 περίπου χρόνια για να διανύσει όλη τη διαδρομή της θερμόαλης κυκλοφορίας.
Τι συμβαίνει τώρα με την κλιματική μεταβολή και πως επηρεάζει και επιδρά στο AMOC[ii].
Πάρα πολύ γλυκό νερό από το λιώσιμο των παγετώνων και το στρώμα πάγου της Γροιλανδίας μπορεί να αραιώσει την αλμύρα του νερού, εμποδίζοντάς το να βυθιστεί και να αποδυναμώσει αυτόν τον ωκεάνιο μεταφορικό ιμάντα. Ένας ασθενέστερος μεταφορικός ιμάντας μεταφέρει λιγότερη θερμότητα προς βορρά και επιτρέπει επίσης λιγότερο βαρύ νερό να φτάσει στη Γροιλανδία, γεγονός που αποδυναμώνει περαιτέρω την αντοχή του μεταφορικού ιμάντα. Μόλις φτάσει στο σημείο ανατροπής, κλείνει γρήγορα
Τι συμβαίνει με το κλίμα στο σημείο καμπής;
Η ύπαρξη ενός σημείου καμπής παρατηρήθηκε για πρώτη φορά σε ένα υπερβολικά απλοποιημένο μοντέλο της κυκλοφορίας του Ατλαντικού Ωκεανού στις αρχές της δεκαετίας του 1960. Τα σημερινά πιο λεπτομερή κλιματικά μοντέλα δείχνουν συνεχή επιβράδυνση της ισχύος του μεταφορικού ιμάντα υπό την κλιματική αλλαγή. Ωστόσο, μια απότομη διακοπή της κυκλοφορίας στον Ατλαντικό Ωκεανό φάνηκε να απουσιάζει από αυτά τα κλιματικά μοντέλα.
Πώς λειτουργεί ο ωκεάνιος μεταφορικός ιμάντας.
Εδώ έρχεται η μελέτη μας. Πραγματοποιήσαμε ένα πείραμα με ένα λεπτομερές κλιματικό μοντέλο για να βρούμε το σημείο καμπής για μια απότομη διακοπή λειτουργίας αυξάνοντας αργά την εισροή γλυκού νερού.
Διαπιστώσαμε ότι μόλις φτάσει στο σημείο καμπής, ο μεταφορικός ιμάντας κλείνει μέσα σε 100 χρόνια. Η μεταφορά θερμότητας προς το βορρά μειώνεται σημαντικά, οδηγώντας σε απότομες κλιματικές αλλαγές.
Το αποτέλεσμα: Επικίνδυνο κρύο στο Βορρά
Οι περιοχές που επηρεάζονται από το Ρεύμα του Κόλπου λαμβάνουν σημαντικά λιγότερη θερμότητα όταν σταματά η κυκλοφορία. Αυτό ψύχει τη Βόρεια Αμερική και την Ευρωπαϊκή ήπειρο κατά μερικούς βαθμούς.
Το ευρωπαϊκό κλίμα επηρεάζεται πολύ περισσότερο από το Ρεύμα του Κόλπου από ό,τι άλλες περιοχές. Στο πείραμά μας, αυτό σήμαινε ότι τμήματα της ηπείρου θερμαίνονται κατά περισσότερο από 5 βαθμούς Φαρενάιτ (3 βαθμούς Κελσίου) ανά δεκαετία - πολύ πιο γρήγορα από τη σημερινή υπερθέρμανση του πλανήτη περίπου 0,36 F (0,2 C) ανά δεκαετία. Διαπιστώσαμε ότι τμήματα της Νορβηγίας θα αντιμετώπιζαν πτώση θερμοκρασίας άνω των 36 F (20 C). Από την άλλη, οι περιοχές στο νότιο ημισφαίριο θα θερμανθούν κατά μερικούς βαθμούς.
Αυτές οι αλλαγές θερμοκρασίας αναπτύσσονται σε διάστημα περίπου 100 ετών. Αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά σε τυπικές κλιματικές χρονικές κλίμακες, είναι απότομο.
Λοιπόν, πότε θα δούμε αυτό το σημείο καμπής;
Το μεγάλο ερώτημα – πότε θα φτάσει η κυκλοφορία του Ατλαντικού σε σημείο καμπής – παραμένει αναπάντητο. Οι παρατηρήσεις δεν πηγαίνουν αρκετά πίσω για να δώσουν ένα σαφές αποτέλεσμα. Ενώ μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι ο μεταφορικός ιμάντας πλησιάζει γρήγορα το σημείο καμπής του, πιθανώς μέσα σε λίγα χρόνια, αυτές οι στατιστικές αναλύσεις έκαναν διάφορες υποθέσεις που προκαλούν αβεβαιότητα.
Αντ 'αυτού, ήμασταν σε θέση να αναπτύξουμε ένα βασισμένο στη φυσική και παρατηρήσιμο σήμα έγκαιρης προειδοποίησης που περιλαμβάνει τη μεταφορά αλατότητας στο νότιο όριο του Ατλαντικού Ωκεανού. Μόλις επιτευχθεί ένα όριο, το σημείο καμπής είναι πιθανό να ακολουθήσει σε μία έως τέσσερις δεκαετίες.
Οι κλιματικές επιπτώσεις από τη μελέτη υπογραμμίζουν τη σοβαρότητα μιας τόσο απότομης κατάρρευσης μεταφορικού ιμάντα. Η θερμοκρασία, η στάθμη της θάλασσας και οι αλλαγές των βροχοπτώσεων θα επηρεάσουν σοβαρά την κοινωνία και οι κλιματικές αλλαγές είναι ασταμάτητες σε ανθρώπινες χρονικές κλίμακες.
Μπορεί να φαίνεται αντιφατικό να ανησυχείτε για το ακραίο κρύο καθώς ο πλανήτης θερμαίνεται, αλλά αν η κύρια κυκλοφορία του Ατλαντικού Ωκεανού σταματήσει από την υπερβολική εισροή λιωμένου νερού, αυτός είναι ο κίνδυνος μπροστά.
[i] Σε μια νέα μελέτη χρησιμοποιώντας την τελευταία γενιά κλιματικών μοντέλων της Γης, προσομοιώθηκε η ροή του γλυκού νερού μέχρι η κυκλοφορία των ωκεανών να φτάσει σε αυτό το σημείο καμπής.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κυκλοφορία θα μπορούσε να κλείσει πλήρως μέσα σε έναν αιώνα από την επίτευξη του σημείου καμπής και ότι κατευθύνεται προς αυτή την κατεύθυνση. Εάν συνέβαινε αυτό, οι μέσες θερμοκρασίες θα έπεφταν κατά αρκετούς βαθμούς στη Βόρεια Αμερική, σε μέρη της Ασίας και της Ευρώπης και οι άνθρωποι θα έβλεπαν σοβαρές και αλυσιδωτές συνέπειες σε όλο τον κόσμο.
Επίσης αναπτύχθηκε ένα σήμα έγκαιρης προειδοποίησης βασισμένο στη φυσική που μπορεί να ειδοποιήσει τον κόσμο όταν η κυκλοφορία του Ατλαντικού Ωκεανού πλησιάζει στο σημείο καμπής της.
[ii] The new study René M. van Westen, Michael Kliphuis, Henk A. Dijkstra, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1189