In de rampenfilm "The Day After Tomorrow" uit 2004 werden de catastrofale effecten afgebeeld:superstormen, tornado's en diepe bevriezingen als gevolg van de gevolgen van klimaatverandering. In de film, opwarming van de aarde had het smelten van poolijs versneld, die de circulatie in de Noord-Atlantische Oceaan verstoorde, gewelddadige veranderingen in het weer veroorzaken. Wetenschappers hebben de verschrikkelijke scenario's in de film verpest, maar bevestigde dat klimaatverandering inderdaad de oceaancirculatie zou kunnen beïnvloeden - zou het de Golfstroom kunnen stilleggen?

De vele oceaanstromingen en windsystemen die warmte van de evenaar naar het noorden naar de polen transporteren en vervolgens het koude water terug naar de evenaar transporteren, vormen de thermohaliene circulatie. (Thermo verwijst naar temperatuur, terwijl haline het zoutgehalte aangeeft; beide factoren bepalen de dichtheid van oceaanwater.) Het wordt ook wel de Great Ocean Conveyor genoemd, een term die in 1987 werd bedacht door Wallace Broecker, Newberry hoogleraar geologie aan de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen aan de Columbia University en een wetenschapper aan het Lamont-Doherty Earth Observatory. Broecker theoretiseerde dat veranderingen in de thermohaliene circulatie tijdens de laatste ijstijd dramatische veranderingen in de Noord-Atlantische Oceaan teweegbrachten.

Op de hoge breedtegraden, het koude water aan het oppervlak van de oceaan wordt zouter naarmate wat water verdampt en/of zout wordt uitgestoten bij de vorming van zee-ijs. Omdat zouter kouder water dichter en dus zwaarder is, het zakt diep in de oceaan en beweegt langs de diepten totdat het naar de oppervlakte nabij de evenaar kan stijgen, meestal in de Stille en Indische Oceaan. Warmte van de zon verwarmt dan het koude water aan de oppervlakte, en verdamping maakt het water zouter. Het warme zoute water wordt dan noordwaarts gevoerd; het voegt zich bij de Golfstroom, een grote krachtige oceaanstroom die ook door wind wordt aangedreven. Het warme zoute water stroomt langs de Amerikaanse oostkust, dan steekt het de Noord-Atlantische regio over waar het warmte afgeeft en West-Europa verwarmt. Zodra het water zijn warmte afgeeft en de Noord-Atlantische Oceaan bereikt, het wordt weer erg koud en dicht, en zinkt naar de diepe oceaan. De cyclus gaat door. De thermohaliene circulatie speelt een sleutelrol bij het bepalen van het klimaat van verschillende delen van de aarde.

De Atlantische meridionale kantelende circulatie, deel van de thermohaliene circulatie die de Golfstroom omvat, is het oceaancirculatiesysteem dat warmte vanuit de tropen en het zuidelijk halfrond naar het noorden transporteert totdat het het verliest in de noordelijke Noord-Atlantische Oceaan, Noordse en Labrador Zeeën, wat leidt tot het diep zinken van het koudere water.

Omdat de thermohaliene circulatie voornamelijk wordt aangedreven door verschillen in de dichtheid van het water, het hangt af van de koude dichte wateren die in de diepe oceanen zinken. Opwarming van de aarde kan dit beïnvloeden door oppervlaktewater te verwarmen en ijs te smelten dat zoet water aan de circulatie toevoegt, het water minder zout maken; deze verversing van het water kan voorkomen dat het koude water zinkt en zo de oceaanstromingen veranderen.

Terwijl de planeet opwarmt, er komt steeds meer zoet water in het systeem. in 2016, de omvang van het smeltende zee-ijs van Groenland zette een nieuw laagterecord neer. Dat mag, het noordpoolgebied verloor ongeveer 23, 600 vierkante mijl ijs per dag, vergeleken met het lange termijn gemiddelde verlies van 18, 000 vierkante mijl per dag. Een studie van Marco Tedesco, een onderzoeksprofessor aan Lamont-Doherty, gespecialiseerd in Groenland, en collega's suggereerden dat een vermindering van het temperatuurverschil tussen de polaire en gematigde streken (het noordpoolgebied warmt twee keer zo snel op als de rest van de planeet) de jetstream-luchtstromen naar het noorden trok. De warme vochtige lucht die het droeg zweefde over Groenland, waardoor de plaat smelt.

Tot nu toe dit jaar, Tedesco zei, "Het smelten in Groenland is binnen het gemiddelde, maar het is nog steeds boven het gemiddelde van wat er 20 jaar geleden gebeurde... De sneeuw die uit Siberië smelt, is ook eerder aan het smelten, er is meer zoet water uit Groenland gekomen, er is meer zoet water uit zee-ijs in de Noordelijke IJszee en meer zoet water uit Noord-Canada dat steeds sneller smelt. Al deze factoren wijzen in de richting van een toename van de zoetwaterafvoer in het Noord-Atlantische deel van het Noordpoolgebied. Het zal zeer waarschijnlijk een impact hebben."

Naast de opwarming van de aarde die het smelten van Groenland versnelt, de sneeuw en het ijs worden verduisterd door zwarte koolstof, (het verminderen van hun reflectiviteit en het opwarmen van de sneeuw), en door de wind geblazen algen en bacteriën die in gaten in het ijs groeien. "Meer biologische activiteit impliceert donkerdere oppervlakken, wat op zijn beurt meer smelten, " zei Tedesco. "Maar ik denk dat er nog steeds niet genoeg kennis is om goed te projecteren [wat de impact zou kunnen zijn]... We weten dat er een impact is en het is belangrijk om die impact te kwantificeren, omdat we moeten weten welke processen we nodig hebben om overwegen zijn om goede projecties te doen."

Een studie uit 2015 veronderstelde dat zoet water, die in de noordelijke Atlantische Oceaan met meer dan 4 toenam, 500 kubieke mijl (19, 000 km3) tussen 1961 en 1995, verzwakte de diepwatervorming van de Atlantische Meridional Overturning Circulation, vooral na 1975. De oplage is in de 20e eeuw met 15 tot 20 procent afgenomen, een anomalie die ongekend is in het afgelopen millennium, wat suggereert dat het niet te wijten is aan natuurlijke variabiliteit. De wetenschappers veronderstelden dat dit zou kunnen verklaren waarom, in 2014, een specifieke plek in het midden van de Noord-Atlantische Oceaan was de koudste sinds 1880, terwijl de temperatuur op aarde overal steeg. De studie suggereerde dat de ongebruikelijke afkoeling van deze regio te wijten zou kunnen zijn aan een verzwakking van de globale transportband die al optreedt. (Het lijkt sinds 1990 gedeeltelijk te zijn hersteld.)

Michaël Mann, Distinguished Professor of Atmospheric Science aan de Penn State University, een van de auteurs van het onderzoek, merkte op dat als de Atlantische Meridional Overturning Circulation de komende decennia volledig zou instorten, het zou de oceaancirculatiepatronen veranderen, de voedselketen beïnvloeden, en een negatieve invloed hebben op de vispopulaties. We zouden niet terugkeren naar erg koude omstandigheden, echter, omdat de oceanen zoveel warmte hebben opgenomen.

Een andere studie uit 2015 die een hypothetische vertraging of ineenstorting van de Atlantische Meridional Overturning Circulation modelleerde, concludeerde dat een ineenstorting zou kunnen leiden tot wijdverbreide afkoeling in de Noord-Atlantische Oceaan en Europa (hoewel dit enigszins zou worden verzacht door de opwarming van de aarde), toegenomen zee-ijs in de Noord-Atlantische Oceaan, veranderingen in tropische neerslagpatronen, sterkere Noord-Atlantische stormen, verminderde neerslag en rivierafvoer en verminderde gewasproductiviteit in Europa. Deze effecten zouden gevolgen hebben voor veel regio's over de hele wereld.

De zeespiegel zou ook worden beïnvloed. Momenteel is de zeespiegel aan de oostkust van de VS lager omdat de wateren ten oosten van de Golfstroom, dichter bij Europa, zijn warmer en zetten uit, dus de zeespiegel is daar hoger. Als de Golfstroom verzwakt, het temperatuurverschil tussen de twee zijden wordt verminderd, dus de zeespiegel zal stijgen in het westen van de Golfstroom langs de Amerikaanse oostkust en de Noord-Atlantische Oceaan. In feite, de zeespiegel langs de kust en de Golf van Mexico stijgt sneller dan in enig ander deel van de VS, en sommige gegevens suggereren dat dit komt omdat de Golfstroom al is begonnen te vertragen. Ander onderzoek schreef een sprong in de zeespiegelstijging van New York naar Newfoundland van 2009 tot 2010 toe aan de Atlantische Meridional Overturning Circulation die in dezelfde periode met 30 procent vertraagde, evenals ongewone windstromingen die het oceaanwater naar de kust duwden.

Niet alle wetenschappers zijn het erover eens dat de circulatie van de Atlantische meridionale kanteling vertraagt ​​of dat, als dat zo is, het fenomeen wordt veroorzaakt door door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde. Een studie uit 2016 suggereerde dat hoewel er veel zoet water uit Groenland is geloosd, het is moeilijk om te volgen wat ermee gebeurt vanwege wervelingen en stromingen. Dit onderzoek concludeerde dat het grootste deel van het smeltwater van Groenland naar het zuiden beweegt, en wat er overblijft van het zoete water is niet genoeg om de Atlantische Meridional Overturning Circulation te beïnvloeden. De wetenschappers erkenden, echter, dat het aanhoudende snelle smelten van Groenland en de toename van zoet water dit uiteindelijk zouden kunnen beïnvloeden.

Het komt erop neer dat de thermohaliene circulatie een zeer complex systeem is en dat wetenschappers nog niet alle variabelen begrijpen die betrokken zijn bij hoe het functioneert. Er is een voortdurend debat gaande over waarom de Atlantische Meridional Overturning Circulation is verzwakt en hoeveel dit te wijten is aan de effecten van menselijke activiteit op het klimaat.

In het verleden van de aarde, wetenschappers hebben bewijs gezien van grote hoeveelheden zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan door smeltende gletsjers en ijskappen, evenals veranderingen in de thermohaliene circulatie tijdens overgangen in en uit ijstijden. Opwarming van de aarde kan mogelijk leiden tot een stopzetting van de thermohaliene circulatie en daaropvolgende regionale afkoeling, maar omdat de aarde zal blijven opwarmen als gevolg van de uitstoot van broeikasgassen, het zou geen nieuwe ijstijd opleveren. Als de thermohaliene circulatie stopt, afkoeling zou waarschijnlijk alleen plaatsvinden in regio's die momenteel worden verwarmd door de oceaantransportband. En zelfs als de thermohaliene circulatie stopte, winden zouden waarschijnlijk nog steeds de Golfstroom aandrijven; echter, er zou minder warm water uit de tropen komen en de Golfstroom zou koeler kunnen worden en niet zo ver naar het noorden reiken.

Het 5e beoordelingsrapport van het Intergouvernementeel Panel inzake klimaatverandering zegt:"... de Atlantische Meridional Overturning Circulation zal naar verwachting in de komende eeuw verzwakken als reactie op de toename van de uitstoot van broeikasgassen in de atmosfeer... het is waarschijnlijk dat de AMOC tegen 2050 enigszins zal afnemen, maar decennia waarin de AMOC-verhogingen ook te verwachten zijn."

Volgens Broecker hoewel reorganisaties van de oceaancirculatie de kern vormen van wat er in het verleden is gebeurd, we kunnen niet zeggen hoe groot de kans is dat opwarming door broeikasgassen opnieuw een grote en abrupte verandering teweeg zal brengen. Maar als het zou gebeuren, de gevolgen zouden veel minder ernstig zijn, aangezien vroeger, grote bestaande uitgestrekte zee-ijs waren belangrijke spelers in het koelen van de planeet. "Een stopzetting van de transportband is niet waarschijnlijk, "zei Broecker. "Maar als het zou gebeuren, het zou tien keer minder dramatisch en belangrijk zijn dan wat er gebeurde tijdens de ijstijd toen het een temperatuurverandering van 10 ° C veroorzaakte."

"We volgen de kracht van diep water dat naar het zuiden gaat, " zei hij. "En we vinden grote seizoensveranderingen en veranderingen tussen de jaren ... Het is een ingewikkeld systeem en we kunnen geen voorspellingen doen."

"Het belangrijkste is om beter te begrijpen wat er gebeurt, tegen wanneer het gebeurt en wat de mogelijke implicaties zullen zijn, "zei Tedesco. "Onze prioriteit is om het gedrag van het noordpoolgebied en zijn verbindingen met het gematigde deel van de planeet op korte en lange termijn beter in te schatten... De vraag is niet of dingen gaan veranderen, het gaat erom hoe snel en wanneer ze gaan veranderen, en wat zijn de veranderingen die we gaan zien. Er zijn veranderingen op lokale schaal die plaatsvinden op een veel korter tijdsbestek, en veranderingen op de lange termijn, waaronder de sluiting van de oceaancirculatie. We moeten de processen begrijpen om de modellen goed te kunnen bouwen [om prognoses te maken]."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu .