Studie toont aan dat de afname van de Atlantische oceaanstroom door klimaatverandering minder groot zal zijn dan eerder gedacht

De Atlantische meridionale omwentelingscirculatie, vaak aangeduid als de “AMOC”, is een systeem van oceaanstromingen dat zich beperkt tot het Atlantische bekken. Dit systeem speelt een cruciale rol in het reguleren van het klimaat op aarde door warmte van het Zuidelijk Halfrond naar het Noordelijk Halfrond te transporteren. De AMOC moduleert ook het regionale weer, van de milde zomers in Europa tot de moessonseizoenen in Afrika en India.

Klimaatmodellen hebben lange tijd voorspeld dat de opwarming van de aarde de AMOC zou verzwakken, met sommige modellen die een aanzienlijke verzwakking voorspellen die zou neigen naar een bijna-inzinking in vergelijking met de huidige sterkte van de AMOC. Een dergelijke verzwakking zou verstrekkende gevolgen hebben, waaronder veranderingen in de regionale zeespiegelstijging en grote verschuivingen in het regionale klimaat, zoals koudere omstandigheden in Noord-Europa en drogere weersomstandigheden in delen van de Amazone en West-Afrika.

Echter, een nieuwe studie van Caltech toont aan dat hoewel de AMOC zal verzwakken door de opwarming van de aarde, dit waarschijnlijk in veel geringere mate zal zijn dan de huidige voorspellingen suggereren. De studie is beschreven in een paper getiteld “Observational constraints imply limited future Atlantic meridional overturning circulation weakening”, gepubliceerd in Nature Geoscience.

Het onderzoeksteam ontwikkelde een vereenvoudigd fysiek model gebaseerd op fundamentele principes van oceaanstromingen—specifiek hoe dichtheidsverschillen en de diepte van de AMOC met elkaar verband houden—en nam ook metingen van de sterkte van de oceaanstroom op, verzameld over 20 jaar met behulp van monitoringarrays en andere observationeel onderbouwde producten van het Atlantische bekken. De onderzoekers ontdekten dat de AMOC tegen het einde van de 21e eeuw met ongeveer 18% tot 43% zal verzwakken.

Hoewel dit een zekere verzwakking vertegenwoordigt, is het niet de aanzienlijke verzwakking die de extremere klimaatmodelprojecties suggereren. Dit nieuwe inzicht verkleint de onzekerheid over de toekomstige verzwakking van de AMOC aanzienlijk. Het onderzoek werd uitgevoerd in de laboratoria van Tapio Schneider, de Theodore Y. Wu Professor van Milieu Wetenschappen en Ingenieurswetenschappen, en Andrew Thompson, de John S. en Sherry Chen Professor van Milieu Wetenschappen en Ingenieurswetenschappen en directeur van het Ronald en Maxine Linde Center for Global Environmental Science.

Paleoklimaatarchieven, zoals oceaan sedimenten die eerdere klimaatcondities vastlegden, geven aan dat de AMOC in het verleden ook verzwakking heeft ondergaan, bijvoorbeeld tijdens het Laatste Glaciaal Maximum (een periode van ongeveer 20.000 jaar geleden), wat leidde tot grote klimaatschommelingen die Noord-Amerika en Europa beïnvloedden. Hedendaagse klimaatmodellen tonen een grote variatie in hun voorspellingen voor de 21e eeuw over de verzwakking van de AMOC: sommige voorspellen aanzienlijke verzwakking, terwijl andere slechts een beperkte verzwakking voorspellen.

De nieuwe studie, geleid door voormalig afgestudeerde student Dave Bonan (Ph.D.), had tot doel de fysieke mechanismen die het gedrag van de AMOC in klimaatmodellen bepalen beter te begrijpen, met als doel deze discrepanties te verzoenen. Het onderzoek werpt licht op een langdurig en voorheen onverklaard kenmerk van klimaatmodellen: de link tussen de huidige en toekomstige sterkte van de AMOC.

Klimaatmodellen die een sterkere huidige AMOC simuleren, neigen ernaar een grotere verzwakking onder klimaatverandering te voorspellen. De onderzoekers ontdekten dat deze relatie voortkomt uit de diepte van de AMOC. Een sterkere AMOC strekt zich doorgaans uit tot grotere diepten en laat veranderingen in de oppervlaktetemperatuur en zoutgehalte—veroorzaakt door global warming en instroom van zoet water—dieper in de oceaan doordringen, wat leidt tot een grotere verzwakking.

Met andere woorden, een klimaatmodel met een sterkere en diepere AMOC is minder veerkrachtig voor veranderingen aan de oppervlakte en ervaart proportioneel meer verzwakking dan een model met een ondiepere stroom. Klimaatmodellen met een ondiepere huidige AMOC tonen nog steeds verzwakking onder klimaatverandering, maar in mindere mate dan die met een diepere huidige AMOC. De nieuwe studie gebruikt dit begrip om toekomstige AMOC-projecties te beperken door een vereenvoudigd fysiek model te bouwen en real-world metingen van de sterkte van de oceaanstroom op te nemen.

De resultaten geven aan dat de AMOC slechts beperkte verzwakking zal ondergaan, zelfs in de hoogste emissiescenario’s. De studie suggereert dat veel van de eerdere onzekerheid en enkele van de extremere projecties van AMOC-verzwakking voortkwamen uit vooringenomenheid in hoe klimaatmodellen de huidige staat van de oceaan simuleren, vooral wat betreft de dichtheidsstratificatie. “Onze resultaten impliceren dat de AMOC waarschijnlijk eerder een beperkte daling zal ervaren dan een substantiële daling in de 21e eeuw—nog steeds enige verzwakking, maar minder drastisch dan eerdere projecties suggereren,” zegt Bonan.

Bonan benadrukt de noodzaak om klimaatmodellen met een hogere resolutie te onderzoeken die ook meer geavanceerde processen omvatten. Hogere-resolutiemodellen kunnen diepere inzichten bieden in het gedrag van de AMOC en de projecties van toekomstige veranderingen verbeteren. De studie biedt een kader om meer geavanceerde modellen te onderzoeken en te evalueren.