Stel je abrupte verschuivingen voor van de tropische moessons, vermindering van regenval op het noordelijk halfrond, en versterking van Noord-Atlantische stormbanen binnen tientallen jaren. Dit zijn enkele van de effecten die klimaatwetenschappers verwachten als de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), die warmte herverdeelt van equatoriale gebieden naar het noordelijk halfrond, valt plotseling in een rusttoestand als gevolg van de opwarming van de aarde. De gevolgen zouden de omstandigheden voor de landbouw drastisch veranderen, biodiversiteit, en de economie in grote delen van de wereld.

Een modelstudie door Johannes Lohmann en Peter D. Ditlevsen van Physics of Ice, Klimaat, en aarde, Het Niels Bohr Instituut, de Universiteit van Kopenhagen, Denemarken, stelt nu het AMOC voor, en mogelijk andere klimaatsubsystemen die kantelpunten naderen, kunnen lang voordat ze worden verwacht kantelen vanwege snelheidsgeïnduceerde kantelpunten. Het werk, vandaag gepubliceerd in PNAS maakt deel uit van het TiPES-project gefinancierd door de EU Horizon 2020.

Tijd is belangrijk

Er is een groeiende bezorgdheid onder klimaatwetenschappers dat verschillende klimatologische subsystemen onomkeerbaar en abrupt naar een nieuwe toestand zouden kunnen omslaan als atmosferische CO ₂ -niveaus worden verder geduwd dan nog onbekende drempels. Deze subsystemen omvatten de ijskappen van Antarctica en Groenland, het Amazone regenwoud, de Azië-Australische moesson, het zee-ijs van de Noordelijke IJszee, en het AMOC.

In aanvulling, het is nog steeds onzeker of er ook door snelheid geïnduceerde kanteleffecten kunnen optreden. Deze effecten manifesteren zich als een kanteling van het systeem naar een nieuwe toestand zelfs vóór een theoretische drempel in de externe omstandigheden (zoals de atmosferische CO ₂ niveaus) is bereikt. Bij tariefgeïnduceerde fooien, de snelheid van verandering - niet de hoeveelheid verandering - is de belangrijke factor. Dit komt omdat het kiepen gemakkelijker plaatsvindt wanneer de omstandigheden van het systeem vrij snel veranderen.

Om snelheidsgeïnduceerde kanteling in het klimaatsysteem te bestuderen, onderzocht Dr. Johannes Lohmann het fenomeen in een complex oceaanmodel, Veros.

Inherent onvoorspelbaar

Eerst, de kanteldrempel van het model bij zeer langzame stijgingen van de Noord-Atlantische zoetwaterinput werd geïdentificeerd. Vervolgens, een reeks experimenten uitgevoerd, waar de zoetwaterinput met verschillende snelheden werd verhoogd, maar alleen tot niveaus onder de kanteldrempel. De resultaten toonden duidelijk de kenmerken van door snelheid geïnduceerd fooien.

specifiek, toen het oceaanmodel werd onderworpen aan een toename van de zoetwatertoevoer naar de Noord-Atlantische Oceaan, die versnelde smelting van de Groenlandse ijskap simuleerde over tijdschalen van 10 tot 150 jaar, het AMOC had een sterke neiging om in een rusttoestand te vallen voordat de drempel werd bereikt.

Het bleek ook dat als gevolg van de chaotische dynamiek van het oceaanmodel, het door snelheid geïnduceerde kantelen was zeer gevoelig voor minieme veranderingen in de beginomstandigheden en de snelheid van verandering van smeltwatertoename. Dit maakt de kanteldrempel vaag. Daarom is het kwalitatieve lot van de oceaancirculatie, d.w.z. of het zal instorten of blijven zoals de moderne staat, blijft inherent onvoorspelbaar.

zorgelijk, als het echt is

Het optreden van snelheidsgeïnduceerde kanteling in een wereldwijd oceaanmodel geeft belangrijk bewijs dat een of meer klimaatsubsystemen kunnen kantelen door te snel te worden geduwd als gevolg van het broeikaseffect. Of dit inderdaad een realiteit is, moet nog worden aangetoond over meer modellen in de klimaatmodelhiërarchie.

Echter, de bevindingen wijzen op fundamentele beperkingen in de voorspelbaarheid van het klimaat en bevestigen de noodzaak om CO . te beperken ₂ uitstoot om gevaarlijke en onvoorspelbare kantelingen te voorkomen.

"Het is zorgwekkend nieuws. Want als dit waar is, het vermindert onze veilige operationele ruimte, ", zegt Johannes Lohmann.