3. De mondiale transportband

De opwarming van de aarde (2/2)

Zullen stijgende temperaturen de transportband afremmen?

Warmtetransport naar het noorden in de Atlantische Oceaan in PW (10¹⁵ Watts = 1 miljoen GW). Een typische centrale uitgang is 0,2 tot 1 GW (10⁹ Watt).

In het 4^de rapport over klimaat­verandering van het "Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)" gaven de meeste klimaatmodellen aan dat de transportband zou afremmen bij het stijgen van de temperaturen wereldwijd. Om te begrijpen waarom, moeten we naar de speciale rol van de Atlantische Oceaan kijken.

Waarom de Atlantische Oceaan speciaal is

De Atlantische Oceaan is de enige oceaan waar warmte ten noorden over de evenaar wordt getransporteerd. Hier komt warm, zout water van de tropen verder in het noorden dan in enige andere oceaan. Naarmate dat dit koelt en zakt, drijft het de lus van de mondiale transportband op het noordelijk halfrond aan.

In de Stille Oceaan bestaat er geen dergelijk gebied waar zout, subtropisch water ver genoeg naar het noorden kan stromen en voldoende afkoelen om te zakken. Als de vorming van het Noord-Atlantische diep water afremt of stopt, dan zal dit voor de hele mondiale.

Waarom zou het zakken afnemen?

Er zijn potentiële oorzaken voor een afname van het zakken in de Noord-Atlantische Oceaan:

• toegenomen smelten van de ijskap van Groenland, en
• eer regenval op gemiddelde en hoge breedtegraden.

Vragen

1. Waarom zou dit een verschil uitmaken voor de vorming van diep water in de Noord-Atlantische Oceaan?
2. Welk effect zou dit hebben op het klimaat in Noordwest-Europa?

Effecten van een stilstand

Om te begrijpen hoe een afremmen van de transportband regionale klimaatpatronen kan veranderen, hebben klimaatwetenschappers een aantal computerexperimenten uitgevoerd waarin ze de THC tot stilstand brachten door enorme hoeveelheden zoet water in de noordelijke Atlantische Oceaan te lozen. Een zo'n experiment werd uitgevoerd met HadCM 3, het klimaatmodel van het Met-Office van Groot-Brittannië.

Verschil in oppervlakteluchttemperatuur tussen het pre-industrieel tijdperk en het jaar 2050 met mondiale opwarming volgens een zg. "normale gang van zaken" emissiescenario en een volledige stilstand van de Atlantische transportband. Bron: Vellinga and Wood, MetOffice Hadley Centre.

Veranderingen in neerslag met een volledige stilstand van de Atlantische Oceaan. Deze resultaten en die voor neerslag (linksonder) werden verkregen met het HadCM3-klimaatmodel door de noordelijke Atlantische Oceaan te overspoelen met onrealistische grote hoeveelheden zoet water. Bron: Vellinga and Wood, MetOffice Hadley Centre.

Vragen

1. Op de kaart van de oppervlakteluchttemperatuur - hoe kan de Noord-Atlantische Oceaan vergeleken worden met de rest van de wereld?
2. Welke regio's ervaren de sterkste opwarming als gevolg van dit experiment?
3. Welke regio's ervaren - volgens de kaart met mondiale neerslag - een vermindering in regenval en welke ervaren een toename?
4. Welke invloed zal dit waarschijnlijk hebben op de primaire productie (plantengroei) in de verschillende regio's?

Het plaatsen van verankerde meetinstrumenten in het RAPID-netwerk in de Atlantische Oceaan op 26° noorderbreedte. Verankeringen zijn lange ketens van meetinstrumenten die met een zwaar gewicht aan de zeebodem zijn verankerd en door drijvers rechtop in het water worden gehouden. Het RAPID-netwerk bestaat uit verschillende verankeringen op de continentale helling en in de diepe oceaan aan de west- en oostkant van de Atlantische Oceaan. Er bevinden zich ook enkele aan weerszijden van de Mid-Atlantische Rug. De langste van de verankeringen is bijna 5 km lang.

Het meten van de Atlantische omkeringscirculatie op 26° noorderbreedte

Omdat de gevolgen van een vertraging ernstig kunnen zijn, willen we weten of deze al is ingezet. Om daarachter te komen hebben wetenschappers een reeks meetinstrumenten over de Atlantische Oceaan verspreid op 26° noorderbreedte.

Deze reeks meet continu de omkeringscirculatie: de stroming naar het noorden aan het oppervlak en naar het zuiden in de diepte. De metingen zijn in 2004 begonnen, maar het is nog te vroeg om te zeggen of de omkeringscirculatie aan het veranderen is.

Mogelijke veranderingen in de Atlantische circulatie

Huidige circulatie in de Atlantische Oceaan. Bron: NERC/RAPID

Een mogelijke toekomst? Bron: NERC/RAPID

Het grootste deel van het warme tropische water van de Golfstroom keert terug naar het zuiden aan de oppervlakte als onderdeel van de subtropische wervelstroom, maar een tak stroomt naar het noordwesten naar een hogere breedtegraad (linksboven). Als de vorming van diep water in de Noord-Europese Zeeën zou stoppen, zou het grootste deel van dit water naar het zuiden terugkeren (rechtsboven).

Smeltwater of Groenland dat in een gletsjermolen stroomt. Bron: Roger Braithwaite.

Smelten van ijs op Groenland

Het smelten van de ijskap van Groen­land zal zoet water aan de Noord-Atlantische Oceaan toevoe­gen.

Als dit snel gebeurt, dan zou dat de transportband kunnen afremmen. Huidige klimaatmodellen gebruiken misschien een te lage smeltsnelheid.

Wanneer smeltwater in een glets­jermolen stroomt (scheur tot aan de onderkant van de ijskap), dan kan dit de smeltsnelheid verhogen door de snelheid te verhogen waarmee het ijs naar de oceaan glijdt.

Zee-ijs vormt een barrière voor het afkalven en het zuidwaartse transport van ijsbergen. Naarmate het zomerse zee-ijs verdwijnt, zal deze barrière wegvallen en zal het ijsverlies van de Groenlandse ijskap versnellen.

Hoe waarschijnlijk is een stilstand?

De links afgebeelde modelexperimenten zijn uitgevoerd met HADCM3 door de Atlantische Oceaan te overspoelen met onrealistische hoeveelheden zoet water. Deze zijn GEEN voorspellingen van wat er in de toekomst zal gebeuren. Wat ze laten zien, is wat de invloed zou kunnen zijn van een volledige stilstand van de transportband op de mondiale temperatuurs- en regenvalpatronen. Dit kan ons een aantal nuttige inzichten geven in hoe een vertraging van de transportband van invloed kan zijn op klimaatpatronen over de hele wereld. De modelexperimenten die links worden getoond, zijn uitgevoerd met HADCM3 door de Atlantische Oceaan te overspoelen met onrealistische hoeveelheden zoet water. Het zijn geen voorspellingen voor de toekomst. Wat ze laten zien, is hoe een volledige stilstand van de circulatiestroom de wereldwijde temperatuur- en neerslagpatronen zou kunnen beïnvloeden. Dit soort computerexperimenten kunnen ons nuttige inzichten verschaffen in hoe een afname van de circulatiestroom het klimaat over de hele wereld zou kunnen beïnvloeden.

Meer realistische runs met dit en andere modellen laat geen volledige stilstand zien, maar eerder een geleidelijk vertragen naarmate de wereldwijde temperaturen toenemen. Deze modellen geven het smelten van het ijs op Groenland echter nog niet volledig gedetailleerd weer.

De meeste klimaatwetenschappers zijn het erover eens dat een volledige stilstand van de THC zeer onwaarschijnlijk is. Het is waarschijnlijker dat de transportband zal afremmen. Hoeveel en hoe snel kan afhangen van de mate van mondiale opwarming.