Bij meer dan 1 000 jaar, de Atlantische Meridional Overturning Circulation (AMOC), ook bekend als het Golfstroomsysteem, is niet zo zwak geweest als in de afgelopen decennia. Dit is het resultaat van een nieuwe studie door wetenschappers uit Ierland, Groot-Brittannië en Duitsland. De onderzoekers verzamelden zogenaamde proxygegevens, voornamelijk afkomstig uit natuurlijke archieven zoals oceaansedimenten of ijskernen, vele honderden jaren terug om de stromingsgeschiedenis van het AMOC te reconstrueren. Ze vonden consistent bewijs dat de vertraging in de 20e eeuw ongekend is in het afgelopen millennium; het is waarschijnlijk gekoppeld aan door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Het gigantische oceaancirculatiesysteem is relevant voor weerpatronen in Europa en regionale zeespiegels in de VS; de vertraging ervan wordt ook geassocieerd met een waargenomen koude klodder in de noordelijke Atlantische Oceaan.

"Het Golfstroomsysteem werkt als een gigantische transportband, met warm oppervlaktewater van de evenaar naar het noorden, en het verzenden van koude, zoutarm diep water terug naar het zuiden. Het verplaatst bijna 20 miljoen kubieke meter water per seconde, bijna 100 keer de Amazonestroom, " legt Stefan Rahmstorf van het Potsdam Institute for Climate Impact Research PIK uit, initiatiefnemer van het te publiceren onderzoek in Natuur Geowetenschappen . Eerdere studies door Rahmstorf en collega's toonden een vertraging van de oceaanstroom van ongeveer 15% sinds het midden van de 20e eeuw, het koppelen aan de door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde, maar een robuust beeld over de ontwikkeling op lange termijn ontbrak tot nu toe:dit is wat de onderzoekers geven met hun beoordeling van de resultaten van proxy-gegevensstudies.

"Voor de eerste keer, we hebben een reeks eerdere onderzoeken gecombineerd en ontdekten dat ze een consistent beeld geven van de AMOC-evolutie in de afgelopen 1600 jaar, " zegt Rahmstorf. "De onderzoeksresultaten suggereren dat het tot het einde van de 19e eeuw relatief stabiel is geweest. Met het einde van de kleine ijstijd rond 1850, de oceaanstromingen begonnen af ​​te nemen, met een tweede, meer drastische achteruitgang volgt sinds het midden van de 20e eeuw." Al in het speciale rapport van 2019 over de oceanen van het Intergouvernementeel Panel voor klimaatverandering (IPCC) concludeerde met matig vertrouwen "dat de Atlantische Meridional Overturning Circulation (AMOC) is verzwakt ten opzichte van 1850- 1900."

"De nieuwe studie levert verder onafhankelijk bewijs voor deze conclusie en plaatst deze in een paleoklimatologische context op langere termijn, " voegt Rahmstorf toe.

Van temperatuur tot stroomsnelheidsveranderingen:de kunst van het reconstrueren van vroegere klimaatveranderingen

Omdat de lopende directe AMOC-metingen pas in 2004 zijn gestart, de onderzoekers pasten een indirecte benadering toe, het gebruik van zogenaamde proxygegevens, om meer te weten te komen over het langetermijnperspectief van de achteruitgang. Proxygegevens, als getuigen van het verleden, bestaat uit informatie verzameld uit natuurlijke milieuarchieven zoals boomringen, ijs kernen, oceaansedimenten, en koralen, evenals uit historische gegevens, bijvoorbeeld uit scheepslogboeken.

"We gebruikten een combinatie van drie verschillende soorten gegevens om informatie over de oceaanstromingen te verkrijgen:temperatuurpatronen in de Atlantische Oceaan, eigenschappen van ondergrondse watermassa's en korrelgroottes van diepzeesediment, daterend van 100 tot ca. 1600 jaar. Hoewel de individuele proxygegevens niet perfect zijn in het weergeven van de AMOC-evolutie, de combinatie van hen onthulde een robuust beeld van de kantelende circulatie, " legt Levke Caesar uit, onderdeel van de Irish Climate Analysis and Research Unit van Maynooth University en gastwetenschapper bij PIK.

Aangezien volmachtgegevens in het algemeen onderhevig zijn aan onzekerheden, statisticus Niamh Cahill van de Maynooth University in Ierland testte de robuustheid van de resultaten met het oog hierop. Ze ontdekte dat in negen van de 11 beschouwde datasets, de moderne AMOC-zwakte is statistisch significant. "Ervan uitgaande dat de processen gemeten in proxy-records veranderingen in AMOC weerspiegelen, ze geven een consistent beeld, ondanks de verschillende locaties en tijdschalen die in de gegevens worden weergegeven. Het AMOC is in meer dan 1000 jaar ongekend verzwakt, " ze zegt.

Waarom vertraagt ​​het AMOC?

Een AMOC-vertraging is al lang voorspeld door klimaatmodellen als reactie op de opwarming van de aarde veroorzaakt door broeikasgassen. Volgens een aantal onderzoeken dit is waarschijnlijk de reden voor de waargenomen verzwakking. Het kantelen van de Atlantische Oceaan wordt aangedreven door wat de wetenschappers diepe convectie noemen, veroorzaakt door de verschillen in de dichtheid van het oceaanwater:Warm en zout water beweegt van het zuiden naar het noorden waar het afkoelt en zo dichter wordt. Als het zwaar genoeg is, zakt het water naar diepere oceaanlagen en stroomt het terug naar het zuiden. Opwarming van de aarde verstoort dit mechanisme:meer regenval en versterkt smelten van de Groenlandse ijskap voegen zoet water toe aan de oppervlakte-oceaan. Dit vermindert het zoutgehalte en dus de dichtheid van het water, remming van het zinken en dus verzwakking van de stroom van de AMOC.

De verzwakking ervan is ook in verband gebracht met een unieke substantiële afkoeling van de noordelijke Atlantische Oceaan in de afgelopen honderd jaar. Deze zogenaamde cold blob werd voorspeld door klimaatmodellen als gevolg van een verzwakkend AMOC, die minder warmte naar deze regio transporteert.

De gevolgen van de vertraging van het AMOC kunnen veelvoudig zijn voor mensen die aan beide zijden van de Atlantische Oceaan wonen, zoals Levke Caesar uitlegt:"De noordelijke oppervlaktestroming van het AMOC leidt tot een afbuiging van watermassa's naar rechts, weg van de Amerikaanse oostkust. Dit komt door de rotatie van de aarde, which diverts moving objects such as currents to the right in the Northern Hemisphere and to the left in the Southern Hemisphere. As the current slows down, this effect weakens and more water can pile up at the US east coast, leading to an enhanced sea level rise."

In Europa, a further slowdown of the AMOC could imply more extreme weather events like a change of the winter storm track coming off the Atlantic, possibly intensifying them. Other studies found possible consequences being extreme heat waves or a decrease in summer rainfall. Exactly what the further consequences are is the subject of current research; scientists also aim to resolve which components and pathways of the AMOC have changed how and for what reasons.

"If we continue to drive global warming, the Gulf Stream System will weaken further—by 34 to 45% by 2100, according to the latest generation of climate models, " concludes Rahmstorf. This could bring us dangerously close to the tipping point at which the flow becomes unstable.