Может ли Атлантику опрокинуть циркуляцию?

Может ли Атлантику опрокинуть циркуляцию?

Схема АМОК. Красные дорожки показывают более теплую воду ближе к поверхности, в то время как фиолетовые дорожки показывают более холодную, более плотную воду, движущуюся на глубине. Кредит: Мет Офис

Как правило, мы думаем об изменении климата как о постепенном процессе: чем больше парниковых газов выбрасывает человек, тем больше климат изменится. Но есть ли «точки невозврата», которые обязывают нас к необратимым изменениям?

«Атлантическая меридиональная циркуляция», известная как «AMOC», является одной из основных современных систем в мировом океане и играет решающую роль в регулировании климата.

Это обусловлено тонким балансом температуры и солености океана, который находится под угрозой из-за потепления климата.

Последние исследования показывают, что AMOC, скорее всего, ослабит это столетие, но крах очень маловероятен. Однако ученые не могут точно определить, сколько потепления может подтолкнуть AMOC к переломному моменту.

переворачивание

На рисунке ниже показана иллюстрация AMOC. В Северной Атлантике теплая вода из субтропиков движется к северу у поверхности, а холодная - и, следовательно, более плотная - уходит на юг на глубину, обычно на 2–4 км ниже поверхности.

На севере теплая поверхностная вода охлаждается вышележащей атмосферой, превращается в холодную плотную воду и опускается для обеспечения глубокой южной ветви. В других местах холодная вода поднимается вверх и нагревается, наполняя верхнюю теплую ветвь и завершая цикл.

Может ли AMOC рухнуть?

AMOC уязвим к изменению климата. Поскольку атмосфера нагревается из-за увеличения количества парниковых газов, способность океана терять тепло с поверхности Северной Атлантики уменьшается, и один из движущих факторов AMOC ослабевает.

Климатические модели глобального потепления в этом столетии постоянно указывают на ослабление АМОК. Самые последние оценки Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) - пятый оценочный доклад (AR5) и специальный доклад об океанах и криосфере в условиях изменяющегося климата (SROCC) - оба пришли к выводу, что AMOC «очень вероятно» ослабнет в течение 21-го века.

Такое ослабление будет иметь охлаждающее воздействие на климат вокруг североатлантического региона, так как теплоснабжение на север замедляется. Этот эффект включен в климатические прогнозы, но эффект прямого потепления от повышения концентрации парниковых газов сильнее, поэтому общий результат по-прежнему потепляет над территориями суши.

Но более драматические изменения теоретически возможны. Может существовать «переломный момент», после которого нынешний сильный AMOC становится неустойчивым.

Доказательства этого восходит к оригинальная бумага опубликовано в 1961 году одним из отцов современной океанографии, Генри Стоммел, Стоммел понял, что AMOC - это своего рода соревнование между воздействием температуры и солености, которые влияют на плотность морской воды.

Может ли Атлантику опрокинуть циркуляцию?

На рисунке ниже показаны различные возможные состояния AMOC. В сегодняшнем климате преобладает температура, а холодная, плотная вода в высоких широтах приводит к сильному значению AMOC (красная кривая). Но в других климатических состояниях пресная вода (от осадков или таяния льда) может освежиться - и, таким образом, осветить - высокоширотную воду; в этом случае вода недостаточно плотная, чтобы управлять AMOC, который разрушается (синяя кривая).

Если бы поступление пресной воды в Атлантику было достаточно сильным - например, из-за быстрого таяния ледяного покрова Гренландии - синяя точка на рисунке могла бы двигаться вправо. Согласно модели Стоммеля, в какой-то момент сильное состояние AMOC (красный) становится неустойчивым, и AMOC падает до состояния «выключено» (синий). Затем, даже если позднее изменение климата было изменено (синяя точка перемещается влево на рисунке), AMOC останется на синей кривой и не включится снова, пока климат не превысит сегодняшние условия в противоположное направление. Это явление известно как «гистерезис».

Может ли Атлантику опрокинуть циркуляцию?

Переломные точки и гистерезис AMOC в простой модели Стоммеля. Возможные состояния AMOC зависят от количества поступающей пресной воды в Атлантический океан (ось X). Сила AMOC показана на оси Y. [Обратите внимание, что оба показателя измеряются в Свердрупах (Зв), где 1 Зв обозначает один миллион кубических метров воды, транспортируемой в секунду.] При низком поступлении пресной воды в потоке преобладает температура, и возможен только сильный AMOC (красная кривая). Для высокого поступления пресной воды возможно только сжатое состояние (синяя кривая). Между ними возможны оба состояния. Если поступление пресной воды превысит критическое значение (переломный момент), AMOC рухнет. Затем, даже если вход пресной воды вернется в исходное состояние, AMOC останется выключенным. Кредит: Мет Офис.

Долгосрочные прогнозы

Идея Стоммеля развивалась годами, но фундаментальное понимание все еще актуально. Есть eviрия что изменения AMOC, возможно, сыграли свою роль в некоторых значительных изменениях климата в прошлом - совсем недавно, около 8,200 XNUMX лет назад, когда мир выходил из последнего ледникового периода.

В то время огромное озеро на северо-западе Канады сдерживалось ледяной стеной. Когда температура нагрелась, ледяная стена рухнула, хранение пресной воды от озера в Северную Атлантику и прерывая AMOC. Основное охлаждение в это время можно увидеть в палеоклиматические записи по Северной Америке, Гренландии и Европе.

Всеобъемлющие климатические модели, как правило, не предполагают полного отключения AMOC в 21-м веке, но в последнее время эти модели получили дальнейшее развитие в будущем. По сценариям продолжающиеся высокие концентрации парниковых газов, ряд моделей проецирует эффективное отключение AMOC на 2300.

Тем не менее, модельные прогнозы будущего AMOC широко варьируются. В результате, по вопросу о том, какой уровень глобального потепления приведет к закрытию AMOC, маловероятно, что научное сообщество увидит какое-либо сближение в ближайшем будущем.

Хотя фундаментальный механизм, который дестабилизирует AMOC в первоначальной модели Стоммеля, кажется важным в климатических моделях, существуют другие процессы, которые пытаются стабилизировать AMOC. Многие из этих процессов трудно моделировать количественно, особенно с ограниченным разрешением, которое возможно при текущей вычислительной мощности. Таким образом, наши прогнозы AMOC будут и впредь подвергаться некоторой неопределенности.

Принимая во внимание все доказательства, AR5 и SROCC МГЭИК пришли к выводу, что крах AMOC до 2100 года был «очень маловероятно»(Pdf). Тем не менее, последствия прохождения переломного момента AMOC будут огромными, поэтому его лучше всего рассматривать как сценарий «маловероятный, сильное воздействие».

Каковы будут последствия коллапса?

Климатические модели могут быть использованы для оценки воздействия на климат, если АМОК полностью остановится. Добавляя большое количество пресной воды в Северную Атлантику в модели, ученые искусственно осветляют холодную, плотную воду, которая образует нижнюю ветвь петли. Это останавливает AMOC, и мы можем посмотреть на влияние на климат.

На рисунке ниже показаны изменения, которые привели к одному такому эксперименту. Отключение AMOC приводит к охлаждению (синей штриховке) всего северного полушария, особенно регионов, наиболее близких к зоне потерь тепла в Северной Атлантике («радиатор» системы центрального отопления в Северной Атлантике). В этих регионах охлаждение превышает прогнозируемое потепление из-за парниковых газов, поэтому полное отключение в 21-м веке, хотя и маловероятно, может привести к чистому охлаждению в таких регионах, как западная Европа.

Может ли Атлантику опрокинуть циркуляцию?

Смоделированное изменение температуры поверхности (C) после искусственно вызванного коллапса AMOC. Затенение указывает на охлаждение (синий) или нагрев (оранжевый и красный). Перепечатано с разрешения Springer. Джексон и соавт. (2015) Глобальные и европейские климатические последствия замедления AMOC в GCM высокого разрешения, Climate Dynamics.

Другие воздействия включают значительные изменения в структуре осадков, усиление зимних штормов над Европой и повышение уровня моря до 50 см вокруг Североатлантического бассейна. Во многих регионах эти последствия усугубят тенденции, связанные с глобальным потеплением.

Хотя такие модельные эксперименты являются искусственными, «что если?» В сценариях они иллюстрируют масштабы изменений, которые могут возникнуть в результате коллапса AMOC. Воздействие на сельское хозяйство, животный мир, транспорт, спрос на энергию и прибрежную инфраструктуру будет сложным, но мы можем быть уверены, что это приведет к серьезным социально-экономическим последствиям. Например, одно исследование продемонстрировал снижение продуктивности травы на 50% в основных пастбищных регионах западной Великобритании и Ирландии.

Что можно сделать с риском обвала?

Как объяснялось выше, ученые не могут с уверенностью определить уровень глобального потепления, при котором AMOC будет подвергаться риску пересечения переломного момента.

Тем не менее, возможно управлять риском краха AMOC, даже не зная, насколько он вероятен.

Возьмем внутреннюю аналогию: я знаю, что возможно, но маловероятно, что мой дом сгорит - это маловероятное, сильное событие. Я не очень представляю, насколько вероятно, что у меня будет пожар, но я в любом случае могу управлять риском, проверив электропроводку и установив дымовую пожарную сигнализацию. Проверка проводки снижает вероятность возникновения пожара, в то время как дымовая сигнализация предупреждает меня заранее, если пожар начинается так, что воздействие можно уменьшить - эвакуируя дом и вызывая пожарную команду.

Недавно вместе с коллегами по Университет ЭксетераМы изучаем возможность разработки системы раннего предупреждения для опрокидывания AMOC.

Используя простую модель, мы показали То, как солености субтропической и субполярной Атлантики со временем эволюционируют, может дать ранние признаки того, что AMOC находится на пути к коллапсу, возможно, за десятилетия до того, как в самом AMOC будет замечено какое-либо серьезное ослабление.

Это раннее время для этого исследования, но, следя за таким показателем, можно дать больше времени для подготовки к последствиям краха АМОК или принять более агрессивные меры по смягчению последствий изменения климата, чтобы вывести АМОК на более стабильный путь. ,  

Нерешенные вопросы

По мере того, как мир сталкивается с проблемами достижения целей Парижского соглашения по климату, интерес к климатическим путям, временно превышение конечный целевой уровень. Важно, чтобы такие выбросы не пересекали никаких необратимых порогов на пути к конечному пункту назначения, поэтому исследование переломных моментов должно увязать теоретические результаты с этими более практичными вопросами.

Большая часть моделирования переломных моментов AMOC на сегодняшний день использует идеализированные сценарии поступления пресной воды в Северную Атлантику. Это относится к некоторым прошлым изменениям AMOC, но для моделирования будущих изменений климата нам необходимо понять, что происходит, когда потепление и освежение происходят вместе.

Это более сложная проблема, потому что количество соответствующих процессов и отзывов увеличивается. Некоторые из этих процессов работают в небольших масштабах, которые модели пытаются решить с помощью современных вычислительных мощностей. Улучшение моделирования ключевых процессов AMOC требует терпения и долгосрочной приверженности, но в конечном итоге принесет дивиденды в более уверенных прогнозах AMOC.

Исследования по раннему предупреждению коллапса AMOC находятся в зачаточном состоянии, но могут быть плодотворным способом реагирования на риск. Одно можно сказать наверняка: раннее предупреждение потребует постоянных наблюдений за ключевыми аспектами AMOC.

Мониторинг AMOC вступил в новую эру в 2004 году с РАПИД-МОККАмассив пришвартованных инструментов, который охватывает ширину Атлантики на широте 26.5 градусов северной широты и обеспечивает непрерывный мониторинг AMOC. До этого было всего пять снимков тиража за 47 лет.

Результаты уже изменили наше понимание того, как меняется AMOC во времени: например, неожиданное падение в AMOC - наблюдалось осенью 2009 г. - считается, что сыграло свою роль в необычно холодных европейских зимах 2009-10 и 2010-11 гг.

Совсем недавно, аналогичный массив мониторинга был установлен дальше на север в приполярной Атлантике. Вместе с непрерывные измерения температуры и солености от дрейфующих поплавков Арго, океанографы теперь имеют беспрецедентную базу данных для изучения этого важнейшего элемента нашей климатической системы и дают миру возможность подготовиться к любым неприятным сюрпризам.

Об авторе

Д-р Ричард Вуд, который возглавляет группу по климату, криосфере и океанам в британском Met Office Hadley Center. Доктор Лора Джексон, ученый из той же группы.

Эта статья первоначально появилась на Углеродный брикет

books_causes

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

Следуйте за InnerSelf

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeзначок Instagramпиктограммазначок rss

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Последние видео

Великая миграция климата началась
Великая миграция климата началась
by Супер Пользователь
Климатический кризис вынуждает тысячи людей по всему миру бежать, поскольку их дома становятся все более непригодными для жилья.
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
Последний ледниковый период говорит нам, почему мы должны заботиться об изменении температуры на 2 ℃
by Алан Н. Уильямс и др.
В последнем докладе Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится, что без существенного снижения…
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
Земля оставалась пригодной для проживания миллиарды лет - насколько нам повезло?
by Тоби Тиррелл
Эволюции потребовалось 3-4 миллиарда лет, чтобы произвести Homo sapiens. Если бы климат хоть раз в этом ...
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
Как картографирование погоды 12,000 лет назад может помочь предсказать будущее изменение климата
by Брайс Ри
Конец последнего ледникового периода, около 12,000 лет назад, характеризовался заключительной холодной фазой, называемой младшим дриасом.
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
В этом столетии Каспийское море может упасть на 9 метров или более
by Франк Весселинг и Маттео Латтуада
Представьте, что вы находитесь на берегу и смотрите на море. Перед вами 100 метров бесплодного песка, который выглядит как…
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
Венера когда-то была больше похожа на Землю, но изменение климата сделало ее непригодной для проживания
by Ричард Эрнст
Мы можем многое узнать об изменении климата с Венеры, нашей сестринской планеты. В настоящее время температура поверхности Венеры составляет…
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
Пять недоверие к климату: ускоренный курс дезинформации о климате
by Джон Кук
Это видео представляет собой ускоренный курс дезинформации о климате, в котором резюмируются ключевые аргументы, используемые для того, чтобы поставить под сомнение реальность ...
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
Арктика не была такой теплой уже 3 миллиона лет, и это означает большие перемены для планеты
by Джули Бригам-Гретт и Стив Петч
Ежегодно в середине сентября морской ледяной покров в Северном Ледовитом океане сжимается до минимума. В этом году он составляет всего 1.44…

ПОСЛЕДНИЕ СТАТЬИ

зеленая энергия2 3
Четыре возможности использования зеленого водорода для Среднего Запада
by Кристиан Тэ
Чтобы предотвратить климатический кризис, Среднему Западу, как и остальной части страны, необходимо будет полностью обезуглерожить свою экономику путем…
ug83qrfw
Основное препятствие для реагирования на спрос должно быть устранено
by Джон Мур, На Земле
Если федеральные регулирующие органы поступят правильно, потребители электроэнергии на Среднем Западе вскоре смогут зарабатывать деньги, в то время как…
деревья для посадки для климата2
Посадите эти деревья, чтобы улучшить жизнь в городе
by Майк Уильямс-Райс
Новое исследование утверждает, что живые дубы и американские платаны чемпионы среди 17 «супер-деревьев», которые помогут сделать города…
дно северного моря
Почему мы должны понимать геологию морского дна, чтобы справляться с ветрами
by Наташа Барлоу, доцент кафедры четвертичных экологических изменений, Университет Лидса
Для любой страны, имеющей легкий доступ к мелководному и ветреному Северному морю, морской ветер будет ключом к встрече с сетью ...
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
3 урока лесных пожаров для лесных городов, когда Дикси Файер разрушает исторический Гринвилл, Калифорния
by Барт Джонсон, профессор ландшафтной архитектуры, Орегонский университет
Пожар, пылающий в жарком, сухом горном лесу, прокатился по городу Золотой лихорадки в Гринвилле, штат Калифорния, 4 августа…
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
Китай может достичь целей в области энергетики и климата, ограничив угольную мощь
by Элвин Лин
На апрельском саммите лидера по климату Си Цзиньпин пообещал, что Китай будет «строго контролировать угольную энергетику ...
Голубая вода в окружении мертвой белой травы
Карта отслеживает 30 лет сильного таяния снегов в США
by Микайла Мейс-Аризона
Новая карта экстремальных снеготаяний за последние 30 лет проясняет процессы, которые вызывают быстрое таяние.
Самолет сбрасывает красный огнезащитный состав на лесной пожар, когда пожарные, припаркованные вдоль дороги, смотрят в оранжевое небо.
Модель предсказывает 10-летнюю вспышку лесных пожаров, а затем постепенное снижение
by Ханна Хики-Ю. Вашингтон
Взгляд на долгосрочное будущее лесных пожаров предсказывает начальную примерно десятилетнюю вспышку лесных пожаров,…

 Получить последнее по электронной почте

Еженедельный Журнал Ежедневно Вдохновение

Новое отношение - новые возможности

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholistPolitics.com | Рынок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Публикации. Все права защищены.