Załamanie cyrkulacji atlantyckiej – wciąż nie wiemy, kiedy nastąpi

“Europa zmarznie”, “Klimat zwariuje, a Europa się schłodzi“ – takie nagłówki zalały niedawno media. Sprowokowała je praca opublikowana w czasopiśmie Science Advances (van Westen i in., 2024), mówiąca o tym, iż być może w najbliższych dekadach przekroczony zostanie punkt krytyczny związany z prądami morskimi w Atlantyku (AMOC). Jak należy ją rozumieć i jakie są jej ograniczenia?

Ilustracja 1: Pomiary prędkości i głębokości wody w rzece utworzonej przez topniejący lód na pokrywie lodowej Grenlandii. Źródło: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jefferson Beck

Podczas wychodzenia Ziemi z ostatniej epoki lodowej wzrost temperatury na półkuli północnej został nagle przerwany. Nastąpiło szybkie ochłodzenie, zwane młodszym dryasem, które trwało ok. tysiąca lat. Jego przyczyną było ustanie Atlantyckiej Cyrkulacji Termohalinowej (AMOC) w wyniku wlania się do Oceanu Arktycznego dużej ilości słodkiej wody z topniejących lodowców. Biorąc pod uwagę obecne tempo topnienia lodowców, można się zastanawiać czy coś podobnego nie wydarzy się również w najbliższej przyszłości (Velay-Vitow i in., 2024).

Ilustracja 2: Różnica temperatur między okresem przedindustrialnym a końcem młodszego dryasu w stopniach Celsiusza (symulacja). Źródło: Velay-Vitow i in., 2024.

Mroźne zimy w Europie…

W okresie 1992-2020 Grenlandia traciła średnio ok. 170 Gt lodu rocznie (ta ilość zmieściłaby się w sześcianie o boku ok. 12,5 km!) i w najbliższym czasie możemy się spodziewać zwiększania tej ilości. Oznacza to ciągły dopływ słodkiej wody do Oceanu Arktycznego, co najprawdopodobniej przyczynia się do obserwowanego od lat 90. XX w. spowalniania ciepłego Prądu Zatokowego (Golfsztromu, część AMOC). Opływa on wybrzeża Europy, powodując, iż zimy na naszym kontynencie są łagodniejsze niż na tych samych szerokościach geograficznych w Ameryce Północnej.

Według analizy opublikowanej w tym roku przez zespół René van Westena, możliwe jest, iż AMOC znajduje się tuż przed punktem krytycznym, za którym może zupełnie ustać. Według Petera i Susanne Ditlevsenów, przy obecnym tempie emisji gazów cieplarnianych mogłoby to nastąpić choćby już w okolicy 2050 r. Skutkiem byłoby szybkie ochłodzenie na półkuli północnej i pożegnanie z łagodnymi zimami. W niektórych miastach np. w Irlandii, Skandynawii średnie temperatury spadłyby w stosunku do teraźniejszych o 5-15 stopni Celsjusza. W dużej mierze wynikałoby to ze sprzężeń zwrotnych powodowanych wzrostem albedo na skutek powiększania pokrywy lodowej na północy (o tym mechanizmie przeczytasz w tekście Arktyczne wzmocnienie). Tego typu ogromna zmiana byłaby poważnym wyzwaniem dla Europejczyków (Ditlevsen i Ditlevsen, 2023, Otosaka i in., 2023, van Westen i in., 2024).

Ilustracja 3: Zmiany średnich temperatur po ustaniu AMOC. Kropki na mapce oznaczają trend nieistotny statystycznie. Dla porównania obecny trend ocieplający to ok. 0,2°C na dekadę. Źródło: van Westen i in., (2024).

W tym wszystkim jest jednak jedno, ważne „ale”. Naukowcy z zespołu René van Westena dokonali symulacji dla warunków przedindustrialnych, to znaczy, iż nie uwzględnili przyszłego ocieplenia ani dalszego wzrostu zawartości CO₂ w atmosferze.

…czy nowe, nieznane klimaty?

René van Westen podkreśla, że nie można w żaden sposób porównywać tego, co dzieje się teraz z AMOC z warunkami młodszego dryasu, chociażby ze względu na inną średnią temperaturę Ziemi i inne stężenie gazów cieplarnianych. Jego zespół zamierza przygotować kolejną analizę dotyczącą cyrkulacji termohalinowej, ale tym razem uwzględniającą różne scenariusze przyszłego ocieplenia. Może się okazać, iż w takich warunkach zachowanie AMOC będzie inne, podobnie jak zmiany temperatur na półkuli północnej. Przyszłe warunki klimatyczne w Europie mogą więc tak naprawdę sporo się różnić od tego, co wynikałoby z prostego ekstrapolowania przeszłych zdarzeń. Przykładowo wyniki modelowania zespołu Katinki Bellomo, pokazują, iż przy czterokrotnym wzroście koncentracji CO₂ względem czasów przedprzemysłowych średnie temperatury będą wyższe niż w XIX wieku również na półkuli północnej, mimo znacznie osłabionej AMOC.

Ilustracja 4: Średnie temperatury powierzchni (izolinie) oraz względna zmiana temperatury w poszczególnych lokalizacjach (zmiana temperatury w konkretnej lokalizacji odpowiadająca wzrostowi globalnej średniej temperatury o 1°C, skala kolorystyczna) przy dużym spowolnieniu AMOC i 4-krotnym wzroście stężenia CO₂ w atmosferze. Źródło: Bellomo i in., 2021.

Dzięki tego typu pracom możemy rozpatrywać rozmaite scenariusze przyszłości. Biorąc jednak pod uwagę złożoność systemu klimatycznego Ziemi, ostateczny wynik naszego globalnego eksperymentu, polegającego na emitowaniu ogromnych ilości gazów cieplarnianych, jest trudny do przewidzenia. Być może zaczniemy wkraczać na całkowicie nieznane „klimatyczne” terytorium (zobacz też: Nowe klimaty Ziemi – o nich nie było na geografii) (Bellomo i in., 2021, komunikacja osobista z dr van Westenem, 2024).

W swoim tekście dla Gazety Wyborczej, prof. Jacek Piskozub (fizyk morza z Instytutu Oceanologii PAN) tak komentuje pracę van Westen i in., 2024:

To, iż topnienie lądolodu Grenlandii spowoduje zahamowanie cyrkulacji Atlantyku – a być może choćby jej zatrzymanie – jest ryzykiem, które od dawna dobrze rozumiemy. Natomiast autorzy publikacji choćby nie próbują podać daty, kiedy miałoby to nastąpić.

oraz

Jest to pierwsza praca pokazująca dzięki modelu cyrkulacji możliwość takiego zdarzenia. Powinno to być ostrzeżeniem, szczególnie biorąc pod uwagę słabą reakcję współczesnych modeli na tego typu wymuszenie. Jednak wagę tego ostrzeżenia osłabia to, w jaki sposób ustawiono modelowanie w tej pracy. (…) Nie jest pewne, czy i jak wyniki modelowania uzyskane przez autorów publikacji przekładają się na przyszłość rzeczywistej Ziemi.