Bolehkah Peredaran Atlantik Terbalik Menutup?

Bolehkah Peredaran Atlantik Terbalik Menutup?

Skema AMOC. Jalur merah menunjukkan air yang lebih panas mendekati permukaan, sementara jalur ungu menunjukkan lebih sejuk, lebih padat air bergerak di kedalaman. Kredit: Pejabat Bertemu

Umumnya, kita memikirkan perubahan iklim sebagai proses yang beransur-ansur: semakin banyak gas rumah hijau yang dikeluarkan oleh manusia, semakin banyak iklim akan berubah. Tetapi adakah apa-apa "mata tidak kembali" yang membawa kita kepada perubahan yang tidak dapat dipulihkan?

"Sirkulasi Meridional Merentasi Atlantik", yang dikenali sebagai "AMOC", adalah salah satu sistem semasa utama di lautan dunia dan memainkan peranan penting dalam mengawal iklim.

Ia didorong oleh keseimbangan suhu laut dan saliniti, yang berisiko kerana kecewa dengan iklim pemanasan.

Penyelidikan terbaru menunjukkan bahawa AMOC sangat mungkin melemahkan abad ini, tetapi keruntuhan sangat tidak mungkin. Walau bagaimanapun, saintis adalah cara untuk dapat menentukan dengan tepat berapa banyak pemanasan mungkin mendorong AMOC melintasi titik tip.

Membalikkan

Angka di bawah menunjukkan ilustrasi AMOC. Di Atlantik Utara, air suam dari subtropika bergerak ke arah utara berhampiran dengan permukaan dan sejuk - dan, dengan itu, lebih padat - air bergerak ke arah selatan pada kedalaman, biasanya 2-4km di bawah permukaan.

Di sebelah utara, air permukaan hangat disejukkan oleh suasana pendayung, ditukar kepada air sejuk, padat, dan tenggelam untuk membekalkan cawangan yang mendalam, ke selatan. Di tempat lain, air sejuk meningkat dan dihidupkan, kembali memasok cawangan atas, panas dan menyelesaikan litar.

Bolehkah AMOC runtuh?

AMOC terdedah kepada perubahan iklim. Apabila suasana hangat disebabkan oleh peningkatan gas rumah hijau, keupayaan lautan kehilangan haba dari permukaan Atlantik Utara berkurang dan salah satu faktor pemacu AMOC lemah.

Unjuran model iklim pemanasan global abad ini secara konsisten menunjuk kepada kelemahan AMOC. Penilaian terkini mengenai Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim (IPCC) - yang laporan penilaian kelima (AR5) dan laporan khas mengenai lautan dan cryosphere dalam perubahan iklim (SROCC) - kedua-duanya membuat kesimpulan bahawa AMOC "sangat mungkin" untuk melemahkan abad ke-21.

Kelemahan seperti itu akan memberi kesan penyejukan terhadap iklim di sekitar kawasan Atlantik Utara, memandangkan bekalan haba utara perlahan. Kesan ini termasuk dalam unjuran iklim, tetapi kesan pemanasan langsung dari peningkatan kepekatan gas rumah hijau adalah lebih kuat, sehingga hasil bersih masih memanaskan kawasan tanah.

Tetapi perubahan yang lebih dramatik mungkin secara teoritis. "Titik tip" mungkin wujud di mana AMOC yang kuat sekarang tidak dapat dikekalkan.

Bukti untuk ini kembali kepada a kertas seminal diterbitkan pada tahun 1961 oleh salah seorang bapa oseanografi moden, Henry Stommel. Stommel menyedari bahawa AMOC adalah sejenis persaingan antara kesan suhu dan kemasinan, yang keduanya mempengaruhi kepadatan air laut.

Bolehkah Peredaran Atlantik Terbalik Menutup?

Angka di bawah ini menggambarkan keadaan AMOC yang mungkin berbeza. Dalam iklim hari ini, suhu menguasai dan air lintang tinggi yang padat dan padat memacu AMOC (kurva merah) yang kuat. Tetapi di negara-negara iklim lain, mungkin air tawar (daripada hujan atau ais cair) untuk menyegarkan - dan begitu meringankan - air lintang tinggi; dalam kes ini, air tidak cukup padat untuk memacu AMOC, yang runtuh (kurva biru).

Jika input air tawar ke Atlantik cukup kuat - dari lebur cepat lembaran ais Greenland, misalnya - titik biru akan bergerak ke kanan dalam angka itu. Menurut model Stommel, pada suatu ketika keadaan AMOC yang kuat (merah) menjadi tidak mampan dan AMOC runtuh ke keadaan "mati" (biru). Kemudian, walaupun perubahan iklim yang dipandu kemudiannya diterbalikkan (titik biru bergerak kembali ke kiri pada angka), AMOC akan tetap berada di lengkung biru dan tidak akan bertukar lagi sehingga iklim telah melampaui keadaan hari ini dalam arah yang bertentangan. Fenomena ini dikenali sebagai "histeresis".

Bolehkah Peredaran Atlantik Terbalik Menutup?

Petunjuk dan hysteresis AMOC dalam model mudah Stommel. Mungkin keadaan AMOC bergantung kepada jumlah input air tawar ke Lautan Atlantik (paksi-x). Kekuatan AMOC ditunjukkan pada paksi-y. [Perhatikan bahawa kedua-duanya diukur dalam Sverdrups (Sv), di mana 1 Sv menandakan satu juta meter padu air yang diangkut sesaat.] Apabila terdapat input air tawar yang rendah, suhu menguasai aliran dan hanya AMOC yang kuat adalah mungkin (lengkung merah). Untuk input air tawar yang tinggi, hanya keadaan runtuh yang mungkin (lengkung biru). Di antara kedua-dua negara adalah mungkin. Sekiranya input air tawar meningkat daripada nilai kritikal (titik kritikal), AMOC akan runtuh. Kemudian, walaupun input air tawar dikembalikan kepada keadaan asalnya, AMOC akan kekal. Kredit: Pejabat Bertemu.

Unjuran jangka panjang

Idea Stommel telah berkembang selama bertahun-tahun, tetapi wawasan asas masih relevan. Terdapat evimengeluh bahawa perubahan AMOC mungkin telah memainkan peranan dalam beberapa perubahan iklim utama pada masa lalu - paling baru-baru ini sekitar 8,200 tahun yang lalu ketika dunia muncul dari zaman es terakhir.

Pada masa itu, sebuah tasik yang besar di barat laut Kanada ditahan oleh dinding ais. Apabila suhu menghangatkan dinding ais runtuh, mendepositkan air tawar dari tasik ke Atlantik Utara dan mengganggu AMOC. Penyejukan utama pada masa ini boleh dilihat di rekod palaeoklimatik di seluruh Amerika Utara, Greenland dan Eropah.

Model-model iklim yang komprehensif secara umumnya tidak memproyeksikan penutupan AMOC pada abad ke-21, tetapi model baru-baru ini telah berjalan lebih jauh ke masa depan. Di bawah senario konsentrasi gas rumah hijau yang tinggi, sebilangan model projek a penutupan AMOC yang berkesan sebanyak 2300.

Unjuran model masa depan AMOC lakukan secara luas, walaupun. Hasilnya, mengenai persoalan tahap pemanasan global yang akan mengakibatkan penutupan AMOC, tidak mungkin komuniti saintifik akan melihat sebarang penumpuan dalam masa terdekat.

Walaupun mekanisme asas yang menstabilkan AMOC dalam model asal Stommel kelihatan penting dalam model iklim, terdapat proses lain yang cuba menstabilkan AMOC. Kebanyakan proses ini sukar untuk model secara kuantitatif, terutama dengan resolusi terhad yang mungkin dengan kuasa pengkomputeran semasa. Oleh itu unjuran AMOC kami akan terus tertakluk kepada beberapa ketidakpastian untuk masa yang akan datang.

Mengambil kesemua keterangan, IP5 AR2100 dan SROCC membuat kesimpulan bahawa AMOC runtuh sebelum XNUMX adalah "sangat tidak mungkin"(Pdf). Walau bagaimanapun, impak melepasi titik tipu AMOC akan menjadi besar, jadi ia dianggap paling baik sebagai senario "kebarangkalian rendah, tinggi kesan".

Apakah impak keruntuhan?

Model iklim boleh digunakan untuk menilai kesan terhadap iklim jika AMOC ditutup sepenuhnya. Dengan menambahkan sejumlah besar air tawar ke Atlantik Utara dalam model, saintis buatannya mencerahkan air sejuk dan padat yang membentuk cawangan bawah gelung. Ini menghentikan AMOC dan kita dapat melihat impak pada iklim.

Angka di bawah menggambarkan perubahan yang mengakibatkan satu eksperimen tersebut. Penutupan AMOC menyebabkan penyejukan (teduhan biru) seluruh hemisfera utara, terutamanya kawasan yang paling dekat dengan zon kehilangan haba Atlantik Utara ("radiator" sistem pemanasan pusat Atlantik Utara). Di kawasan-kawasan ini penyejukan melebihi pemanasan yang diunjurkan disebabkan oleh gas rumah hijau, jadi penutupan yang lengkap pada abad ke-21, sementara tidak mungkin, boleh menyebabkan penyejukan bersih di kawasan-kawasan seperti Eropah barat.

Bolehkah Peredaran Atlantik Terbalik Menutup?

Perubahan model dalam suhu permukaan (C) berikutan kejatuhan buatan AMOC. Shading menunjukkan penyejukan (biru) atau pemanasan (oren dan merah). Dicetak semula dengan kebenaran daripada Springer. Jackson et al. (2015) Impak iklim global dan Eropah kelembapan AMOC dalam resolusi tinggi GCM, Iklim Dinamik.

Impak lain termasuk perubahan utama dalam pola hujan, peningkatan ribut musim sejuk ke atas Eropah dan kenaikan paras laut sehingga 50cm di sekitar lembangan Atlantik Utara. Di banyak kawasan kesan ini akan memburukkan lagi trend disebabkan oleh pemanasan global.

Walaupun eksperimen model sedemikian adalah tiruan "bagaimana jika?" senario, mereka menggambarkan magnitud perubahan yang boleh mengakibatkan keruntuhan AMOC. Impak ke atas pertanian, hidupan liar, pengangkutan, permintaan tenaga dan infrastruktur pantai akan menjadi rumit, tetapi kami yakin bahawa akan ada kesan sosial ekonomi utama. Sebagai contoh, satu kajian menunjukkan pengurangan 50% dalam produktiviti rumput di kawasan ragut utama UK dan Ireland barat.

Apa yang boleh dilakukan mengenai risiko keruntuhan?

Sebagaimana dijelaskan di atas, saintis adalah cara untuk dapat menentukan tahap pemanasan global di mana AMOC akan berisiko melintasi titik kritikal.

Walau bagaimanapun, mungkin untuk menguruskan risiko keruntuhan AMOC, walaupun tanpa mengetahui sejauh mana kemungkinannya.

Untuk mengambil analogi domestik: Saya tahu bahawa mungkin, tetapi tidak mungkin, bahawa rumah saya akan terbakar - ia adalah kebarangkalian rendah, peristiwa berdampak tinggi. Saya tidak tahu banyak tentang kebarangkalian bahawa saya akan mempunyai kebakaran, tetapi saya dapat menguruskan risiko dengan cara mendapatkan pendawaian elektrik dan memasang penggera asap. Pemeriksaan pendawaian mengurangkan kemungkinan kebakaran, manakala penggera asap memberi saya amaran awal jika kebakaran bermula supaya kesannya dapat dikurangkan - dengan memindahkan rumah dan memanggil brigada api.

Baru-baru ini, bersama rakan sekerja di University of Exeter, kami telah meneroka kemungkinan membangunkan sistem amaran awal untuk AMOC tip.

Menggunakan model mudah, kami telah menunjukkan bahawa cara saliniti subtropika dan subpolar Atlantik berevolusi dari masa ke masa boleh memberi petunjuk awal jika AMOC berada di jalan menuju keruntuhan, mungkin beberapa dekad sebelum sebarang kelemahan utama telah dilihat di AMOC itu sendiri.

Ia adalah masa awal untuk penyelidikan ini, tetapi dengan mengawasi penunjuk sedemikian mungkin mungkin memberi lebih banyak waktu untuk mempersiapkan akibat keruntuhan AMOC, atau mengamalkan langkah-langkah pengurangan perubahan iklim yang lebih agresif untuk mendapatkan AMOC ke jalur yang lebih stabil .

Soalan yang luar biasa

Memandangkan dunia dapat mengatasi cabaran-cabaran dalam memenuhi sasaran iklim Paris, minat semakin meningkat di dalam laluan iklim itu buat sementara waktu tahap sasaran akhir. Adalah penting bahawa overshoots tidak menyeberangi ambang tidak dapat dipulihkan dalam perjalanan ke destinasi akhir, jadi penyelidikan pada mata tip harus menghubungkan hasil teori kepada soalan-soalan yang lebih praktikal ini.

Kebanyakan pemodelan titik tipu AMOC setakat ini telah menggunakan senario ideal untuk input air tawar ke Atlantik Utara. Ini berkaitan dengan beberapa perubahan AMOC yang lalu, tetapi untuk memodelkan perubahan iklim masa depan kita perlu memahami apa yang berlaku apabila pemanasan dan penyegaran berlaku bersama-sama.

Ini adalah masalah yang lebih mencabar kerana bilangan proses dan maklum balas yang berkaitan meningkat. Sesetengah proses ini beroperasi pada skala kecil yang model perjuangan untuk menyelesaikan dengan kuasa pengkomputeran semasa. Memperbaiki pemodelan proses AMOC utama memerlukan kesabaran dan komitmen jangka panjang, tetapi akhirnya akan membayar dividen dalam ramalan AMOC yang lebih yakin.

Penyelidikan mengenai amaran awal keruntuhan AMOC adalah di peringkat awal, tetapi mungkin cara yang bermanfaat untuk bertindak balas terhadap risiko. Satu perkara yang pasti: amaran awal akan memerlukan pemerhatian berterusan terhadap aspek utama AMOC.

Pemantauan AMOC memasuki era baru pada tahun 2004 dengan RAPID-MOCHA, pelbagai instrumen yang digunakan untuk melebarkan lebar Atlantik di latitud 26.5 darjah utara dan menyediakan pemantauan berterusan terhadap AMOC. Sebelum ini, terdapat hanya lima gambar yang diedarkan dalam tempoh 47 tahun.

Keputusan telah mengubah pemahaman kami tentang bagaimana AMOC berubah mengikut masa: sebagai contoh, a terendam di AMOC - diperhatikan pada Musim Luruh 2009 - dianggap telah memainkan peranan dalam musim dingin Eropa yang luar biasa dingin 2009-10 dan 2010-11.

Baru-baru ini, a pelbagai pemantauan serupa telah dipasang lebih jauh di utara Atlantik subpolar. Bersama dengan pengukuran berterusan suhu dan kemasinan dari hanyut Argo mengapung, para ahli laut kini mempunyai pangkalan data yang belum pernah berlaku sebelum ini untuk mengkaji elemen penting sistem iklim ini dan memberi peluang kepada dunia untuk mempersiapkan kejutan yang buruk.

Tentang Pengarang

Dr Richard Wood, yang mengetuai kumpulan iklim, cryosphere dan lautan di Pusat Metley Hadley di UK. Dr Laura Jackson, seorang saintis dalam kumpulan yang sama.

Artikel ini pada asalnya muncul di Carbon Brief

books_causes

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}

VIDEOS TERKINI

Proses Pemacu Plankton Kecil Di Laut yang Menangkap Dua Kali Sebanyak Karbon Seperti yang difikirkan oleh Saintis
Proses Pemacu Plankton Kecil Di Laut yang Menangkap Dua Kali Sebanyak Karbon Seperti yang difikirkan oleh Saintis
by Ken Buesseler
Lautan memainkan peranan utama dalam kitar karbon global. Tenaga penggerak berasal dari plankton kecil yang menghasilkan…
Perubahan Iklim Mengancam Kualiti Air Minum di Tasik Besar
Perubahan Iklim Mengancam Kualiti Air Minum di Tasik Besar
by Gabriel Filippelli dan Joseph D. Ortiz
"Jangan Minum / Jangan Rebus" bukanlah perkara yang ingin didengar oleh sesiapa tentang air paip bandar mereka. Tetapi kesan gabungan…
Bercakap Mengenai Perubahan Tenaga Boleh Menghancurkan Kebuntuan Iklim
Bercakap Mengenai Perubahan Tenaga Boleh Menghancurkan Bencana Iklim
by Kakitangan InnerSelf
Setiap orang mempunyai kisah tenaga, sama ada mengenai saudara yang bekerja di pelantar minyak, ibu bapa mengajar anak untuk bertukar ...
Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan
Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan
by Gregg Howe dan Nathan Havko
Selama ribuan tahun, serangga dan tanaman yang mereka makan telah terlibat dalam pertempuran bersama evolusi: untuk makan atau tidak…
Untuk Mencapai Pelepasan Emisi Kerajaan Harus Dihubungi Hurdles Menempatkan Orang Melepaskan Kereta Elektrik
Untuk Mencapai Pelepasan Emisi Kerajaan Harus Dihubungi Hurdles Menempatkan Orang Melepaskan Kereta Elektrik
by Swapnesh Masrani
Sasaran ambisi telah ditetapkan oleh kerajaan UK dan Scotland untuk menjadi ekonomi karbon bersih nol menjelang 2050 dan 2045 ...
Musim Sejuk Telah Tiba Di Amerika Syarikat, Dan Itu Tidak Selalu Berita Baik
Musim Sejuk Telah Tiba Di Amerika Syarikat, Dan Itu Tidak Selalu Berita Baik
by Kejahatan Theresa
Di sebilangan besar Amerika Syarikat, iklim pemanasan telah melancarkan kedatangan musim bunga. Tahun ini tidak terkecuali.
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
by Alan N Williams, et al
Laporan terbaharu dari Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim (IPCC) menyatakan bahawa tanpa pengurangan ...
Sebuah Bandar Georgia Dapat Setengah Daripada Elektriknya Dari Ladang Suria Presiden Jimmy Carter
Sebuah Bandar Georgia Dapat Setengah Daripada Elektriknya Dari Ladang Suria Presiden Jimmy Carter
by Johnna Crider
Plains, Georgia, adalah sebuah bandar kecil yang terletak di selatan Columbus, Macon, dan Atlanta dan utara Albany. Ia adalah ...

ARTIKEL TERKINI

Taufan dan Bencana Cuaca Ekstrem Lain Meminta Sebilangan Orang Memindahkan Dan Menjebak Orang Lain Di Tempat
Taufan dan Bencana Cuaca Ekstrem Lain Meminta Sebilangan Orang Memindahkan Dan Menjebak Orang Lain Di Tempat
by Jack DeWaard
Sekiranya kelihatan seperti bencana cuaca yang melampau seperti taufan dan kebakaran hutan semakin kerap, teruk dan…
Sekiranya Semua Kereta Elektrik, Pelepasan Karbon UK Turun 12%
Sekiranya Semua Kereta Elektrik, Pelepasan Karbon UK Turun 12%
by George Milev dan Amin Al-Habaibeh
Penguncian COVID-19 telah menyebabkan pengurangan pencemaran dan pelepasan di UK dan di seluruh dunia, memberikan…
Jair Bolsonaro Brazil Menghancurkan Tanah Adat, Dengan Dunia Terganggu
Jair Bolsonaro Brazil Menghancurkan Tanah Adat, Dengan Dunia Terganggu
by Brian Garvey, dan Mauricio Torres
Kebakaran Amazon pada tahun 2019 mendorong kehilangan hutan Brazil terbesar dalam satu dekad. Tetapi dengan dunia di…
Mengapa Negara Tidak Mengira Pelepasan Dari Barangan Yang Mereka Import
Mengapa Negara Tidak Mengira Pelepasan Dari Barangan Yang Mereka Import
by Sarah McLaren
Saya ingin mengetahui sama ada pelepasan karbon New Zealand sebanyak 0.17% termasuk pelepasan yang dihasilkan dari produk yang dikeluarkan…
Green Bailouts: Mengandalkan Pengimbangan Karbon Akan Membiarkan Syarikat Penerbangan yang Bercemar Tidak Terhubung
Green Bailouts: Mengandalkan Pengimbangan Karbon Akan Membiarkan Syarikat Penerbangan yang Bercemar Tidak Terhubung
by Ben Christopher Howard
Wabak coronavirus telah menyebabkan ribuan pesawat terbang, menyumbang kepada kejatuhan tahunan terbesar CO ...
Musim Berkembang Lebih Lama Mempunyai Kesan Yang Terhadap dalam Memerangi Perubahan Iklim
Musim Berkembang Lebih Lama Mempunyai Kesan Yang Terhadap dalam Memerangi Perubahan Iklim
by Alemu Gonsamo
Pemanasan iklim menyebabkan musim bunga awal dan musim luruh yang tertunda di persekitaran yang lebih sejuk, memungkinkan tanaman tumbuh untuk…
Kedua-dua Konservatif dan Liberal Menginginkan Masa Depan Tenaga Hijau, Tetapi Untuk Sebab Yang Berbeza
Kedua-dua Konservatif dan Liberal Menginginkan Masa Depan Tenaga Hijau, Tetapi Untuk Sebab Yang Berbeza
by Deidra Miniard et al
Perpecahan politik adalah persaingan yang semakin meningkat di Amerika Syarikat hari ini, sama ada topiknya adalah perkahwinan di antara parti,…
Bagaimana Kesan Iklim Daging Sapi Berbanding dengan Alternatif Berasaskan Tumbuhan
Bagaimana Kesan Iklim Daging Sapi Berbanding dengan Alternatif Berasaskan Tumbuhan
by Alexandra Macmillan dan Jono Drew
Saya tertanya-tanya mengenai kesan iklim daging vegan berbanding daging lembu. Bagaimanakah patty yang diproses dengan ...