Yksi viimeaikaisen ilmastonmuutoksen dramaattisimmista piirteistä on EU: n lasku kesän arktinen merijää. Tämän kesän jäähäviön vaikutukset pohjoiseen yhteiskuntaan Arktiset ekosysteemitja ilmasto molemmat paikallisesti ja edelleen afield, ovat jo tunteneet.

Vähemmän tunnettuja ovat dramaattiset muutokset talven merijään alueilla, kuten Grönlannin ja Islannin merillä, joissa 30-vuosien vähennys on vertaansa vailla 1900in jälkeen, kun alueen jäätilastot alkoivat.

Tutkimuksessa julkaistiin Luonto Ilmastonmuutos, osoitamme, että merijään menetys tällä alipolaarisella alueella vaikuttaa tiheän veden tuotantoon, joka muodostaa syvimmän osan Atlantin meridional-kääntökierto (AMOC). AMOC on valtamerenkierto, joka kuljettaa Atlantin ylemmissä kerroksissa lämpimän veden trooppisista pohjoisosista, ja kylmän veden virtaus etelään syvyyteen. Näiden muutosten vaikutus voi siis merkitä Länsi-Euroopan viileämpää ilmastoa.

Talvenmereen menetys

Suuri osa AMOC: n tiheästä vedestä tuotetaan Grönlannissa ja Islannissa merellä siirtämällä lämpöä ja kosteutta merestä ilmakehään. Lämmönsiirto tekee näiden alueiden pintavesistä kylmempiä, suolaisempia ja tiheämpiä, jolloin a konvektiivinen kaatuminen vesipylväästä. Se palvelee myös ilmapiirin lämpenemistä tässä osassa maailmaa, mikä johtaa usein erottuviin pilvimuodostelmiin alueen satelliittikuvissa.

Kuinka paljon lämmönsiirtoa tai ilmakehän pakottamista tapahtuu, riippuu ilman ja meren lämpötilaeron suuruudesta ja pinnan tuulen nopeudesta. Tämän seurauksena se on tyypillisesti suurin lähellä merijään reunaa, jossa kylmä ja kuiva polaarinen ilma joutuu ensin kosketuksiin lämpimien pintavesien kanssa.

R / V Knorr myrskyolosuhteissa Islannin lähellä, jossa lämmön ja kosteuden siirto valtamereltä ilmakehään oli suuri. Kjetil Våge

Sea Ice Retreat ja Ocean Convection

Tutkimuksemme osoittavat, että talvijäämän vetäytyminen on johtanut valtameren konvektion voimakkuuden vähenemiseen Grönlannissa ja Islannissa. Nämä muutokset lisäävät mahdollisuutta siirtää vähemmän lämpöä valtamereltä näihin alueisiin, mikä johtaa heikompaan AMOC: iin, mikä puolestaan ​​merkitsee vähemmän subtrooppista vettä, joka on pohjoiseen tuonut ja lopulta mahdollisen Euroopan jäähdytyksen.

Suuren ilmakehän pakottamisen lisäksi valtameren konvektio esiintyy tyypillisesti alueilla, joilla on heikko pystysuora kontrasti, yleensä suljetussa valtavirrassa, joka tunnetaan syklonaalisena. Tämä helpottaa konvektiivisen kaatumisen laajentumista suuremmille syvyyksille meressä. Viime aikoihin saakka Grönlannin ja Islannin merialueet, jotka ovat valmiiksi valtameren konvektiota varten, olivat lähellä jääreunaa ja sen seurauksena ilmakehän pakottaminen oli suuri, mikä johti syvään konvektiiviseen kaatumiseen.

Merijään talvella vetäytyminen on kuitenkin siirtänyt suurimman ilmakehän pakottavia alueita pois näistä pyöristä. Toisin sanoen alueet, joissa pakottaminen on suurin, ja alueet, jotka ovat alttiimpia syvänmeren konvektiolle, ovat siirtyneet toisistaan. 1970: ien jälkeen tämä on johtanut suunnilleen 20-prosentin pienenemiseen tämän pakotuksen laajuudessa tai lämmönsiirtoa valtamereltä ilmakehään Islannin ja Grönlannin merirannoilla.

R / V Knorr myrskyolosuhteissa Islannin lähellä, jossa lämmön ja kosteuden siirto valtamereltä ilmakehään oli suuri. Kjetil VågeVaikutus merelle ja Eurooppaan

Käyttämällä sekakerroksista merimallia olemme tutkineet tämän alennetun ilmakehän pakottamisen vaikutusta. Grönlanninmerellä osoitamme, että pakottamisen väheneminen johtaa todennäköisesti perustavanlaatuiseen siirtymiseen valtameren konvektion luonteessa. Itse asiassa mallimme tulokset viittaavat siihen, että siirtyminen keskisyvyyskontektion tilasta muuttuu sellaiseksi, jossa tapahtuu vain matala konvektio.

Koska Grönlannin meri tarjoaa paljon pohjoismaista merta täyttävän keskisuuren veden, tämä muutos voi muuttaa näiden merien lämpötilaa ja suolapitoisuutta. Islanninmerellä osoitamme, että ilmakehän pakottamisen jatkuva vähentäminen voi heikentää paikallista valtamerenkiertoa, joka on äskettäin osoittanut toimittavan kolmanneksen tiheästä vedestä. AMOC: n syvä osa.

Havainnot, valtakirjat ja mallin simulaatiot viittaavat siihen, että AMOC: n heikkeneminen on viime aikoina tapahtunut, ja mallit ennustavat, että tämä hidastuminen jatkuu. Tällaisella AMOC: n heikentymisellä olisi dramaattinen vaikutus Pohjois-Atlantin ja Länsi-Euroopan ilmastoon. Erityisesti se vähentäisi Länsi-Eurooppaan suuntautuvan pinnan lämpimän veden määrää. Tämä vähentäisi lämmönlähdettä, joka pitää alueen ilmasto hyvänlaatuisena.

Vaikka AMOC: n dynamiikasta on keskusteltu huomattavasti, yksi ehdotettu mekanismi sen nykyiselle ja ennustetulle laskulle on pintavesien raikastuminen - esimerkiksi Grönlannin jäälehden parantuneen sulamisveden vuoksi. Pienempi suolapitoisuus vähentää pintaveden tiheyttä, mikä vaikeuttaa valtameren konvektion syntymistä.

Suurin osa tästä makean veden purkauksesta on kuitenkin mahdollista viedä kohti päiväntasaajan kautta rajavirran järjestelmä Grönlannin ympärillä. Tämä rajoittaa suoraa leviämistä gyrsiin Grönlannissa ja Islannissa, joissa esiintyy valtameren konvektiota. Sen vuoksi tarvitaan lisätoimia sen selvittämiseksi, miten ja missä ajankohdissa tämä makean veden läpäisee Pohjois-Atlantin.

Tuloksemme viittaavat kuitenkin siihen, että muut mahdolliset mekanismit AMOC: n hidastumiselle voivat olla töissä, kuten ilmakehän pakottamisen suuruuden vähentäminen, joka laukaisee konvektiivisen kaatumisen Grönlannissa ja Islannissa. Tämä prosessi johtaisi myös AMOC: n hidastumiseen ja vähentäisi jälleen Euroopan kokemusten lämpenemistä. Tuloksemme vahvistavat ajatusta siitä, että lämmin Eurooppa vaatii kylmää Pohjois-Atlanttia, joka mahdollistaa suuren lämmön ja kosteuden siirron valtamereltä ilmakehään. Siksi lämpeneminen Pohjois-Atlantilla ja siihen liittyvä talvijään jääminen voi siten johtaa Euroopan jäähdytykseen AMOC: n hidastumisen kautta.

Kysymys siitä, ovatko nämä siirrot edelleen tulevaisuuteen, ovat edelleen avoin kysymys, samoin kuin niiden vaikutus AMOC: iin ja Euroopan ilmastoon.

Tietoja kirjoittajista

Kent Moore on fysiikan professori Toronton yliopistossa.
Ian Renfrew on meteorologian professori Itä-Englannin yliopistossa.
Kjetil Våge on Bergenin yliopiston fyysisen Oceanografian tutkija.
Robert Pickart on vanhempi tutkija fyysisessä merenkulussa Woods Hole Oceanographic Institutionissa.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.