-
Załamanie atlantyckiej cyrkulacji prądów grozi Europie chłodniejszymi zimami, zaburzeniami opadów w Afryce i Azji oraz wzrostem poziomu morza u wybrzeży Ameryki Północnej.
-
Nowe badanie wykazało, że osłabiony system AMOC mógłby odzyskać siłę po ochłodzeniu planety, choć samo zahamowanie wzrostu temperatury nie wystarczyłoby.
-
Odbudowa prądów nie oznacza powrotu wcześniejszego klimatu, a utrata lodu Grenlandii byłaby trudna do odwrócenia nawet po spadku temperatur.
-
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Chodzi o AMOC, czyli Atlantycką Południkową Cyrkulację Wymienną. To ogromny system prądów oceanicznych, który transportuje ciepło z tropików na północ. Dzięki niemu Europa Zachodnia ma znacznie łagodniejszy klimat, niż wynikałoby to z jej położenia geograficznego. Gdyby AMOC przestał działać, warunki pogodowe po obu stronach Atlantyku mogłyby się radykalnie zmienić.
Dotychczas wiele badań wskazywało, że system może przekroczyć punkt krytyczny, po którym jego odbudowa byłaby niezwykle trudna albo niemożliwa przez setki lat. Badacze z zespołu Chunchenga Guo z Duńskiego Instytutu Meteorologicznego postanowili sprawdzić, czy taki scenariusz rzeczywiście jest nieodwracalny. Zamiast symulować wyłącznie dalsze ocieplenie, zadali komputerowemu modelowi dodatkowe pytanie: co stanie się z AMOC, jeśli po okresie wysokich temperatur Ziemia zacznie się ochładzać?
Wyniki opublikowane w „Science Advances” przyniosły zaskakującą odpowiedź. W symulacjach AMOC odzyskiwał siłę nawet po bardzo znacznym osłabieniu. Nie oznacza to, że podobny powrót byłby szybki albo że świat mógłby bezpiecznie dopuścić do załamania cyrkulacji.
Dlaczego cyrkulacja AMOC może się załamać?
Mechanizm działania AMOC jest stosunkowo prosty. Ciepła, słona woda płynie przy powierzchni Atlantyku na północ. W wysokich szerokościach geograficznych oddaje ciepło atmosferze, ochładza się i staje się gęstsza. Część wody opada na większe głębokości i wraca na południe. Ten nieustanny ruch pomaga rozprowadzać energię cieplną w oceanach.
Globalne ocieplenie zakłóca ten mechanizm. Wody północnego Atlantyku stają się cieplejsze, a topniejący lądolód Grenlandii dostarcza do oceanu coraz więcej słodkiej wody. Ponieważ jest ona mniej słona, zmniejsza gęstość wody powierzchniowej i utrudnia jej opadanie. W rezultacie oceaniczna cyrkulacja może stopniowo słabnąć.
Konsekwencje mogą wykraczać daleko poza Europę. Słabszy transport ciepła na północ zmieniłby rozkład temperatur Atlantyku, wpływając na opady, wiatry i poziom morza. W skrajnych scenariuszach północno-zachodnia Europa mogłaby doświadczać bardzo surowych zim mimo postępującego globalnego ocieplenia. Zaburzenia mogłyby również dotknąć monsunów, od których zależą rolnictwo i zaopatrzenie w wodę milionów ludzi.
Naukowcy nie wiedzą jednak dokładnie, kiedy i czy w ogóle dojdzie do całkowitego załamania AMOC. Bezpośrednie pomiary prowadzone od początku XXI wieku są zbyt krótkie, by jednoznacznie oddzielić długoterminowe zmiany od naturalnych wahań. Modele klimatyczne przewidują dalsze osłabienie systemu, ale różnią się oceną skali tego zjawiska.
Czy można zrestartować ocean?
Zespół Guo wykorzystał zaawansowany model klimatyczny uwzględniający atmosferę, oceany i zmiany lądolodu Grenlandii. Naukowcy symulowali stopniowy wzrost średniej temperatury Ziemi o 0,2 stopnia Celsjusza na dekadę, a następnie jej stabilizację i spadek. Sprawdzili scenariusze ocieplenia sięgającego nawet 10 stopni w stosunku do epoki przedprzemysłowej.
Wynik był wyraźny. Wraz ze wzrostem temperatury AMOC słabł niemal proporcjonalnie do ocieplenia. Przy wzroście temperatury o 7 stopni jego siła spadała do około jednej trzeciej wartości sprzed epoki przemysłowej. Przy 10 stopniach system był już bardzo słaby, choć nadal nie zatrzymał się całkowicie.
Kiedy jednak modelowana Ziemia zaczynała się ochładzać, cyrkulacja oceaniczna odzyskiwała siłę, podążając za spadkiem temperatury. Działo się tak nawet w scenariuszach, w których system osiągał stan uznawany według niektórych kryteriów za załamanie. Badacze nie zaobserwowali nieodwracalnego przejścia do nowego stanu.
Odkryli również, dlaczego tak się działo. Nawet gdy proces opadania zimnych wód niemal zanikał w części północnego Atlantyku, utrzymywał się w innych rejonach. W miarę zanikania lodu morskiego pojawiały się też nowe miejsca, w których woda mogła opadać w głębiny. Dzięki temu osłabiony system nadal funkcjonował i mógł się odbudowywać podczas ochłodzenia.
Żeby uratować AMOC, trzeba byłoby ochłodzić Ziemię
Tu pojawia się największa przeszkoda. Samo zatrzymanie emisji gazów cieplarnianych nie wystarczyłoby do szybkiego przywrócenia cyrkulacji. W symulacjach, gdy temperatura przestawała rosnąć, AMOC zwykle pozostawał osłabiony. Wyraźna odbudowa następowała dopiero wtedy, gdy średnia temperatura planety zaczynała spadać.
Teoretycznie można byłoby doprowadzić do tego przez usuwanie dwutlenku węgla z atmosfery i jego długotrwałe magazynowanie. Jednak potrzebna skala takich działań byłaby ogromna. Według obliczeń przytoczonych przez „New Scientist”, aby uzyskać tempo ochłodzenia porównywalne z zastosowanym w badaniu, należałoby usuwać około 45 mld ton CO2 rocznie, czyli ilość odpowiadającą mniej więcej całym obecnym rocznym emisjom ludzkości.
Tymczasem nowe technologie usuwania CO2, takie jak bezpośrednie wychwytywanie go z powietrza czy przyspieszone wietrzenie skał, usuwają obecnie około 2 mln ton rocznie. Potrzebne moce byłyby więc ponad 20 tys. razy większe. Nie dysponujemy technologią pozwalającą osiągnąć taką skalę w przewidywalnej przyszłości.
René van Westen z Uniwersytetu w Utrechcie, komentując wyniki dla „New Scientist”, wskazuje, że tak silne ochłodzenie mogłoby wymagać bardziej radykalnych metod. Jedną z rozważanych możliwości jest ograniczanie ilości promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Takie ingerencje w klimat budzą jednak poważne obawy dotyczące bezpieczeństwa i nie zastępują ograniczania emisji.
Odbudowa AMOC nie oznacza powrotu dawnego klimatu
Nawet gdyby udało się ponownie wzmocnić oceaniczną cyrkulację, skutki jej wcześniejszego osłabienia mogłyby utrzymywać się przez bardzo długi czas. Odbudowa AMOC w najcieplejszych scenariuszach trwała w modelu całe stulecia. Z punktu widzenia ludzi żyjących w tym okresie oznaczałoby to wiele pokoleń funkcjonujących w zmienionych warunkach klimatycznych.
Van Westen zwraca uwagę na jeszcze jeden problem. Przywrócenie transportu ciepła na północ mogłoby spowodować szybkie ocieplenie Europy po długim okresie znacznie niższych temperatur. Mieszkańcy kontynentu musieliby więc przystosować się do kolejnej gwałtownej zmiany klimatu.
Nie wszystkie elementy ziemskiego klimatu okazały się równie odporne. Model pokazał, że chociaż AMOC może odzyskiwać siłę, topnienie lądolodu Grenlandii jest znacznie trudniejsze do odwrócenia. Nawet gdy globalne temperatury spadały do wcześniejszego poziomu, utracony lód nie odrastał.
W jednym ze scenariuszy, po ociepleniu o 6 stopni i późniejszym powrocie temperatur do wartości przedprzemysłowych, Grenlandia pozostawała pozbawiona niemal połowy pierwotnej masy lodu. Odpowiadało to około 3,5 metra wzrostu poziomu oceanów. W symulacji z ociepleniem o 7 stopni strata była jeszcze większa.
Badanie ma również ograniczenia. Wyniki pochodzą z jednego modelu klimatycznego, który może przeceniać odporność AMOC. Naukowcy zamierzają powtórzyć eksperymenty przy użyciu dziesięciu innych modeli, by sprawdzić, czy uzyskają podobne rezultaty.
Co ważne, eksperymenty nie dowodzą, że każdy możliwy sposób załamania AMOC byłby odwracalny. Wcześniejsze badania pokazywały, że gwałtowny dopływ dużych ilości słodkiej wody może prowadzić do znacznie trwalszych zmian. Nowa praca dotyczy przede wszystkim stopniowego ocieplania klimatu i późniejszego odwrócenia tego procesu.
Wyniki sugerują więc, że osłabiona cyrkulacja atlantycka może odzyskać siłę, jeśli uda się wystarczająco obniżyć globalną temperaturę. Ale nawet w optymistycznym scenariuszu Europa mogłaby czekać na ten powrót przez setki lat, podczas gdy lądolód Grenlandii nadal traciłby swoją masę.