Чи може атлантичний перекинутий тираж відключити?

Чи може атлантичний перекинутий тираж відключити?

Схематична схема AMOC. Червоні шляхи показують теплішу воду ближче до поверхні, в той час як фіолетові доріжки показують холодну, більш густу воду, що рухається на глибину. Кредит: Met Office

Взагалі ми вважаємо, що зміни клімату є поступовим процесом: чим більше парникових газів викидає людина, тим сильніше зміниться клімат. Але чи існують «точки безвідшкодування», які зобов’язують нас до незворотних змін?

"Атлантичний меридіональний перекидний обіг", відомий як "AMOC", є однією з головних сучасних систем у світових океанах і відіграє вирішальну роль у регулюванні клімату.

Він обумовлений делікатним балансом температур океану та солоності океану, що загрожує порушенням клімату.

Останні дослідження свідчать про те, що AMOC в цьому столітті може ослабнути, але крах є малоймовірним. Однак, вчені певним чином не зможуть точно визначити, скільки потепління може підштовхнути AMOC повз переломну точку.

Перекидання

На малюнку нижче зображено ілюстрацію AMOC. У Північній Атлантиці тепла вода з субтропіків рухається на північ біля поверхні, а холодна - а значить, і більш густа - вода рухається на південь на глибину, як правило, на 2–4 км нижче поверхні.

На півночі тепла поверхнева вода охолоджується вище розташованою атмосферою, перетворюється в холодну, густу воду і занурюється для постачання глибокої гілки на південь. В іншому випадку холодна вода піднімається і прогрівається, подаючи верхню, теплу гілку і завершуючи контур.

Чи може AMOC розвалитися?

АМОК вразливий до зміни клімату. Оскільки атмосфера прогрівається через збільшення парникових газів, здатність океану втрачати тепло з північноатлантичної поверхні зменшується, а один із рушійних факторів АМОК слабшає.

Прогнози кліматичної моделі глобального потепління цього століття послідовно вказують на послаблення АМОК. Останні оцінки Міжурядова група з питань зміни клімату (IPCC) - п’ятий звіт про оцінку (AR5) і спеціальний звіт про океани та кріосферу в умовах мінливого клімату (SROCC) - обидва роблять висновок, що АМОК "дуже ймовірно" послабиться протягом 21 століття.

Таке ослаблення вплине на клімат навколо регіону Північної Атлантики, оскільки споживання тепла на півночі сповільнюється. Цей ефект включений в прогнози клімату, але прямий ефект потепління від підвищення концентрації парникових газів сильніший, тому чистий результат все ще потепліє над сухопутними регіонами.

Але більш драматичні зміни теоретично можливі. Може існувати "переломна точка", поза якою нинішній сильний AMOC стає нестійким.

Докази для цього сягають до рівня насіннєвий папір опублікований у 1961 році одним із батьків сучасної океанографії, Генрі Стоммель. Stommel зрозумів, що AMOC є своєрідною конкуренцією між впливом температури та солоності, які впливають на щільність морської води.

Чи може атлантичний перекинутий тираж відключити?

На малюнку нижче зображено різні можливі стани AMOC. У сучасному кліматі домінує температура, а холодна, густа вода з високою широтою рухає сильну AMOC (червона крива). Але в інших кліматичних державах можлива прісна вода (від опадів або танення льоду), щоб освіжити - і так полегшити - висоту води; у цьому випадку вода недостатньо густа, щоб рухати AMOC, який руйнується (синя крива).

Якби вхід прісної води в Атлантику був достатньо сильним - наприклад, від швидкого танення льодовикового покриву Гренландії - блакитна крапка переміститься праворуч на рисунку. Відповідно до моделі Стоммеля, в якийсь момент сильний стан АМОК (червоний) стає нестійким, і АМОК руйнується до стану "вимкнено" (синій). Тоді, навіть якщо згодом зміни кліматичного руху будуть відмінені (синя крапка рухається назад наліво на рисунку), AMOC залишатиметься на синій кривій і не вмикатиметься знову, поки клімат не перекриє сучасні умови в протилежний напрямок. Це явище відоме як "гістерезис".

Чи може атлантичний перекинутий тираж відключити?

Точкові точки та гістерезис AMOC у простій моделі Stommel. Можливі стани АМОК залежать від кількості прісної води в Атлантичному океані (вісь x). Сила AMOC показана на осі y. [Зверніть увагу, що обидва вимірюються в Свердруп (Св), де 1 Св позначає один мільйон кубічних метрів води, що транспортується в секунду.] При низькому введенні прісної води температура переважає над потоком і можлива лише сильна АМОК (червона крива). Для високого введення прісної води можливий лише рухлий стан (синя крива). Між ними можливі обидва стани. Якби вхід прісної води збільшився за критичне значення (точка перекидання), AMOC руйнується. Тоді, навіть якщо введення прісної води повернеться до початкового стану, AMOC залишиться вимкненим. Кредит: Met Office.

Довгострокові прогнози

Ідея Стоммеля розвивалася з роками, але фундаментальне розуміння все ще актуальне. існує evidence що зміни АМОК, можливо, зіграли певну роль у деяких великих кліматичних зрушеннях минулого - останнім часом близько 8,200 років тому, коли світ виходив з останнього льодового періоду.

У той час величезне озеро на північному заході Канади стримувало крижану стіну. Коли температура потепліла, крижана стіна впала, осідання прісної води з озера в Північну Атлантику і перебиває АМОК. Основне похолодання в цей час можна побачити в палеокліматичні записи по всій Північній Америці, Гренландії та Європі.

Комплексні кліматичні моделі, як правило, не передбачають повного відключення АМОК у 21 столітті, але останнім часом моделі запускаються далі у майбутнє. За сценаріями продовження високих концентрацій парникових газів, ряд моделей проекту ефективне відключення AMOC до 2300.

Проте модельні прогнози майбутнього AMOC широко варіюються. Як результат, на питання про те, який рівень глобального потепління призведе до припинення АМОК, навряд чи наукове співтовариство побачить у майбутньому будь-яке зближення.

Хоча основний механізм, який дестабілізує AMOC в оригінальній моделі Stommel, є важливим у кліматичних моделях, є й інші процеси, які намагаються стабілізувати AMOC. Багато з цих процесів складно моделювати кількісно, ​​особливо з обмеженою роздільною здатністю, яка можлива при поточній обчислювальній потужності. Таким чином, наші прогнози AMOC продовжуватимуть деяку невизначеність протягом деякого часу.

Враховуючи всі докази, AR5 та SROCC МГЕЗК дійшли висновку, що обвал AMOC до 2100 року був "дуже малоймовірний”(Pdf). Однак наслідки проходження пункту переходу AMOC були б величезними, тому його найкраще розглядати як сценарій "низька ймовірність, високий вплив".

Які будуть наслідки колапсу?

Кліматичні моделі можуть бути використані для оцінки впливу на клімат, якщо АМОК буде повністю закрито. Додаючи велику кількість прісної води до Північної Атлантики в модель, вчені штучно освітлюють холодну густу воду, яка утворює нижню гілку петлі. Це зупиняє АМОК, і ми можемо потім переглянути вплив на клімат.

На малюнку нижче ілюструються зміни, які призводять до одного такого експерименту. Відключення AMOC призводить до охолодження (синього затінення) всієї північної півкулі, особливо регіонів, найближчих до зони втрат тепла в Північній Атлантиці («радіатор» північноатлантичної системи центрального опалення). У цих регіонах охолодження перевищує прогнозоване потепління через парникові гази, тому повне відключення в 21 столітті, хоч і малоймовірно, може призвести до чистого похолодання в таких регіонах, як Західна Європа.

Чи може атлантичний перекинутий тираж відключити?

Модельована зміна температури поверхні (C) після штучно спричиненого колапсу AMOC. Затінення вказує на охолодження (синє) або потепління (помаранчеве та червоне). Передруковано за дозволом Springer. Джексон та ін. (2015) Глобальний та європейський вплив на клімат уповільнення АМОК у високій роздільній здатності GCM, Climate Dynamics.

Інші наслідки включають значні зрушення в структурі опадів, збільшення зимових штормів над Європою та підвищення рівня моря до 50 см навколо басейну Північної Атлантики. У багатьох регіонах цей вплив може посилити тенденції через глобальне потепління.

Хоча подібні модельні експерименти є штучним "що робити?" У сценаріях вони ілюструють масштаби змін, які можуть бути наслідком краху AMOC. Вплив на сільське господарство, дику природу, транспорт, попит на енергію та прибережну інфраструктуру був би складним, але ми можемо бути впевнені, що це матиме великі соціально-економічні наслідки. Наприклад, одне дослідження показали 50% зниження продуктивності трави в основних пасовищних районах західної Великобританії та Ірландії.

Що можна зробити щодо ризику колапсу?

Як було пояснено вище, вчені певним чином не зможуть впевнено визначити рівень глобального потепління, при якому АМОК ризикує перейти переломну точку.

Однак, можливо, можна управляти ризиком колапсу AMOC, навіть не знаючи, наскільки це можливо.

Візьмемо вітчизняну аналогію: я знаю, що можливо, але навряд чи мій будинок згорить - це малоймовірність, сильний вплив. Я не маю великої ідеї, наскільки це ймовірно, що у мене виникне пожежа, але я все-таки можу впоратися з ризиком, перевіривши електропроводку і встановивши димові сигналізатори. Перевірка електропроводки знижує ймовірність виникнення пожежі, тоді як димовий сигнал дає мені раннє попередження, якщо пожежа розпочнеться, щоб вплив можна було зменшити - шляхом евакуації будинку та виклику пожежної команди.

Нещодавно, разом з колегами по с Університет Ексетера, ми досліджували можливість розробки системи раннього попередження для перекидання AMOC.

Використовуючи просту модель, ми показали що спосіб розвитку солоності субтропічного та субполярного Атлантичного океану з часом може дати раннє свідчення, якщо АМОК буде на шляху до краху, можливо, десятиліттями до того, як у самій АМОК було помічено будь-яке значне ослаблення.

Це дослідження в перші дні, але відстежуючи такий показник, можливо, дасть більше часу на підготовку до наслідків краху АМОК, або на прийняття більш агресивних заходів щодо пом'якшення зміни клімату для виведення АМОК на більш стабільний шлях .

Невирішені питання

Коли світ стикається з проблемами досягнення цілей Паризької кліматичної домовленості, інтерес до кліматичних шляхів зростає тимчасово перевернути кінцевий цільовий рівень. Важливо, щоб такі промахи не переступили жодних незворотних порогових значень на шляху до кінцевого пункту призначення, тому дослідження щодо пунктів перекриття повинно пов'язати теоретичні результати з цими більш практичними питаннями.

Значна частина моделювальних точок AMOC використовує ідеалізовані сценарії введення прісної води в Північну Атлантику. Це стосується деяких минулих змін AMOC, але для моделювання майбутніх змін клімату нам потрібно зрозуміти, що відбувається, коли прогрівання та освіження відбуваються разом.

Це більш складна проблема, оскільки кількість відповідних процесів та зворотних зв'язків збільшується. Деякі з цих процесів функціонують у невеликих масштабах, які моделі намагаються вирішити за допомогою поточної обчислювальної потужності. Удосконалення моделювання ключових процесів AMOC потребує терпіння та довгострокової відданості, але врешті-решт виплатить дивіденди у більш впевнених прогнозах AMOC.

Дослідження щодо раннього попередження колапсу АМОК знаходиться в зародковому стані, але може бути плідним способом реагування на ризик. Одне впевнене: раннє попередження вимагатиме постійного спостереження за ключовими аспектами AMOC.

Моніторинг AMOC вступив у нову еру в 2004 році РАПІД-МОЧА, масив пришвартованих приладів, що охоплює ширину Атлантики на широті 26.5 градусів на північ і забезпечує постійний моніторинг АМОК. До цього було лише п'ять знімків тиражу, розповсюджених протягом 47 років.

Результати вже змінили наше розуміння того, як AMOC змінюється у часі: наприклад, an несподіване занурення в AMOC - спостерігається восени 2009 року - вважається, що він зіграв роль у незвично холодних європейських зимах 2009-10 та 2010-11 років.

Зовсім недавно, a аналогічний масив моніторингу була встановлена ​​далі на північ у субполярній Атлантиці. Разом з безперервні вимірювання температури та солоності від плавучих плавців Арго зараз океанографи мають безпрецедентну базу даних для вивчення цього найважливішого елемента нашої кліматичної системи та дають світові шанс підготуватися до будь-яких неприємних сюрпризів.

про автора

Д-р Річард Вуд, який очолює групу з питань клімату, кріосфери та океанів у Британській Центрі Мет Хадлі. Доктор Лаура Джексон, вчений тієї ж групи.

Ця стаття спочатку з'явилася на Вуглецевий короткий виклад

книги_причини

enafarZH-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

слідкуйте за InnerSelf далі

Facebook-iconщебетати значокrss-значок

Отримайте останні по електронній пошті

{emailcloak = off}

ОСТАННІ ВІДЕО

Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
by Swapnesh Masrani
Уряди Великобританії та Шотландії поставили амбітні цілі, щоб до 2050 та 2045 рр. Перетворитись на нульову економіку вуглецю ...
Весна приходить раніше в США, і це не завжди хороші новини
Весна приходить раніше в США, і це не завжди хороші новини
by Тереза ​​Криммінс
У більшій частині Сполучених Штатів потеплілий клімат сприяв приходу весни. Цей рік не є винятком.
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
Останній льодовий період розповідає нам, чому нам потрібно дбати про 2 ℃ зміну температури
by Алан Н Вільямс та ін
В останньому звіті Міжурядової групи з питань зміни клімату (МГЕЗК) зазначається, що без істотного зниження…
Місто Джорджія отримує половину електроенергії від сонячної ферми президента Джиммі Картера
Місто Джорджія отримує половину електроенергії від сонячної ферми президента Джиммі Картера
by Джонна Крейдер
Рівнина, штат Джорджія, невелике містечко, що знаходиться на південь від Колумба, Макона та Атланти та на північ від Олбані. Це…
Більшість дорослих США вважають, що зміни клімату є найбільш важливим питанням сьогодні
by Американська Психологічна Асоціація
У міру того, як наслідки зміни клімату стають більш очевидними, більше половини дорослих США (56%) кажуть, що кліматичні зміни - це…
Як ці три фінансові компанії могли змінити напрямок кліматичної кризи
Як ці три фінансові компанії могли змінити напрямок кліматичної кризи
by Мангуліна Ян Фіхтнер та ін
Мовчазна революція відбувається в інвестуванні. Це зміна парадигми, яка матиме глибокий вплив на корпорації,…
Інвестування в зміну клімату
by Goldman Sachs
Підкаст «Верх розуму в Goldman Sachs» - У цьому епізоді ми розбираємось у тому, що може бути найважливішим питанням нашого часу:…
Зміна клімату: брифінги з Південної Африки
by Цифрові новини SABC
Зміна клімату впливає на всіх нас, але це може бути заплутаною справою. Три провідні вчені Південної Африки, які мають ...

ОСТАННІ СТАТТІ

Як рослини та тварини поділяють реакцію на зміну клімату
Як рослини та тварини поділяють реакцію на зміну клімату
by Даніель Столте
Рослини та тварини надзвичайно схожі за своєю реакцією на зміни умов навколишнього середовища по всьому світу,…
Чому бідніші околиці більше ризикують у потеплінні містах
Чому бідніші околиці більше ризикують у потеплінні містах
by Джейсон Бірн та Тоні Меттьюз
Багато причин цього включають політику ущільнення міст, зміни клімату та соціальні тенденції, такі як великі будинки ...
Чому кращий світ потребує кращої економіки
Чому кращий світ потребує кращої економіки
by Девід Кортен
Наука попереджає нас, що 2020-ті роки - це остання можливість людства врятувати себе від кліматичної катастрофи.
Друга з нас чаша з пилом вдарила б про світові запаси продовольства
Друга з нас чаша з пилом вдарила б про світові запаси продовольства
by Тім Радфорд
Коли Великі рівнини США знову постраждають від стійкої посухи, світові запаси продовольства відчують спеку.
Піднімаються моря: щоб зберегти людей в безпеці, нехай природа формує узбережжя
Піднімаються моря: щоб зберегти людей в безпеці, нехай природа формує узбережжя
by Іріс Мьоллер
Навіть за найконсервативніших сценаріїв зміни клімату рівень моря на 30 см вище, ніж зараз, здається всім, але певним ...
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
Для досягнення нульових викидів уряд повинен вирішити перешкоди, що відводять людей від електромобілів
by Swapnesh Masrani
Уряди Великобританії та Шотландії поставили амбітні цілі, щоб до 2050 та 2045 рр. Перетворитись на нульову економіку вуглецю ...
Величезні екосистеми можуть згортатися менше ніж за 50 років
Величезні екосистеми можуть згортатися менше ніж за 50 років
by John Dearing та ін
Ми знаємо, що екосистеми, що переживають стрес, можуть досягти того, що вони швидко руйнуються в щось дуже інше.
Нарешті, Індія серйозно сприймає кліматичну кризу
Нарешті, Індія серйозно сприймає кліматичну кризу
by Ніведіта Хандекар
З фінансовими втратами та великою кількістю загиблих від кліматичних катастроф постійно зростаючи, Індія нарешті ...