Superstürme, abrupte Klimaveränderungen und New York City, das im Eis erstarrt ist. So entstand der Blockbuster-Hollywoodfilm „Übermorgen„beschrieb einen abrupten Stillstand der Zirkulation des Atlantischen Ozeans und die katastrophalen Folgen.
Während Hollywoods Vision übertrieben war, warf der Film von 2004 eine ernste Frage auf: Wenn die globale Erwärmung die atlantische meridionale Umwälzzirkulation, die für den Wärmetransport von den Tropen in die nördlichen Breiten entscheidend ist, zum Erliegen bringen würde, wie abrupt und schwerwiegend würden die Klimaveränderungen dann ausfallen? ?
Zwanzig Jahre nach der Veröffentlichung des Films wissen wir viel mehr über die Zirkulation des Atlantischen Ozeans. Ab 2004 werden Instrumente im Ozean eingesetzt zeigen, dass die Zirkulation des Atlantischen Ozeans hat spürbar verlangsamt in den letzten zwei Jahrzehnten möglicherweise zu seinem schwächster Staat seit fast einem Jahrtausend. Studien deuten auch darauf hin, dass die Auflage ein erreicht hat gefährlicher Wendepunkt In die Vergangenheit das schickte es in einen steilen, unaufhaltsamen Niedergang, und das war es könnte diesen Wendepunkt erneut erreichen wenn sich der Planet erwärmt und Gletscher und Eisschilde schmelzen.
In einer neuen Studie mit der neuesten Generation von Klimamodellen der Erde haben wir den Fluss von Süßwasser simuliert, bis die Ozeanzirkulation diesen Wendepunkt erreicht.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Zirkulation dies könnte innerhalb eines Jahrhunderts vollständig stillgelegt dass wir den Wendepunkt erreicht haben und dass es in diese Richtung geht. Wenn das passieren würde, würden die Durchschnittstemperaturen in Nordamerika, Teilen Asiens und Europas um mehrere Grad sinken, und die Menschen auf der ganzen Welt würden schwerwiegende und kaskadenartige Folgen erleben.
Wir haben auch ein physikbasiertes Frühwarnsignal entdeckt, das die Welt warnen kann, wenn sich die Atlantikzirkulation ihrem Wendepunkt nähert.
Wie das Ozeanförderband funktioniert.
Das Förderband des Ozeans
Meeresströmungen werden durch Winde, Gezeiten und Wasser angetrieben Dichteunterschiede.
Bei der atlantischen Ozeanzirkulation fließt das relativ warme und salzige Oberflächenwasser in Äquatornähe in Richtung Grönland. Auf seiner Reise durchquert er das Karibische Meer, mündet in den Golf von Mexiko und fließt dann entlang der Ostküste der USA, bevor er den Atlantik überquert.
Diese Strömung, auch Golfstrom genannt, bringt Wärme nach Europa. Wenn es nach Norden fließt und abkühlt, wird die Wassermasse schwerer. Sobald es Grönland erreicht, beginnt es zu sinken und nach Süden zu fließen. Der Untergang des Wassers in der Nähe von Grönland zieht Wasser von anderen Orten im Atlantischen Ozean an und der Zyklus wiederholt sich, wie z Förderband.
Zu viel Süßwasser B. durch schmelzende Gletscher und den grönländischen Eisschild, kann den Salzgehalt des Wassers verdünnen, so dass es nicht mehr absinkt, und es schwächen Ozean-Förderband. A schwächeres Förderband Transporte Richtung Norden weniger Hitze und ermöglicht auch, dass weniger schweres Wasser Grönland erreicht schwächt sich weiter ab die Stärke des Förderbandes. Sobald es erreicht ist Wendepunktes schaltet sich schnell ab.
Was passiert mit dem Klima am Kipppunkt?
Die Existenz eines Kipppunkts wurde erstmals in einem übermäßig vereinfachten Modell der Atlantikzirkulation im Atlantik festgestellt Anfang der 1960er Jahre. Heute mehr detaillierte Klimamodelle weisen auf eine Fortsetzung hin Verlangsamung der Festigkeit des Förderbandes unter dem Klimawandel. Allerdings kam es zu einem abrupten Stillstand der Atlantikzirkulation schien abwesend zu sein in diesen Klimamodellen.
Hier setzt unsere Studie an. Wir haben ein Experiment mit einem detaillierten Klimamodell durchgeführt, um den Wendepunkt für eine abrupte Abschaltung durch langsame Erhöhung der Frischwasserzufuhr zu ermitteln.
Wir haben herausgefunden, dass das Förderband, sobald es den Wendepunkt erreicht, innerhalb von 100 Jahren abschaltet. Der Wärmetransport nach Norden wird stark reduziert, was zu abrupten Klimaverschiebungen führt.
Die Folge: Gefährliche Kälte im Norden
Regionen, die vom Golfstrom beeinflusst werden, erhalten wesentlich weniger Hitze wenn die Zirkulation stoppt. Dies kühlt den nordamerikanischen und europäischen Kontinent um einige Grad ab.
Das europäische Klima wird viel stärker vom Golfstrom beeinflusst als andere Regionen. In unserem Experiment bedeutete das, dass sich Teile des Kontinents um mehr als 3 Grad Celsius pro Jahrzehnt veränderten – viel schneller als die heutige globale Erwärmung von etwa 0,2 Grad Celsius pro Jahrzehnt. Wir haben festgestellt, dass es in Teilen Norwegens zu Temperaturabfällen von mehr als 20 °C kommen würde. Andererseits würden sich Regionen auf der Südhalbkugel um einige Grad erwärmen.
Diese Temperaturänderungen entwickeln sich über einen Zeitraum von etwa 100 Jahren. Das mag wie eine lange Zeit erscheinen, aber auf typischen Zeitskalen des Klimas ist es abrupt.
Die Stilllegung des Förderbandes würde sich auch auf den Meeresspiegel und die Niederschlagsmuster auswirken, was durchaus möglich ist Andere Ökosysteme näher an ihre Kipppunkte bringen. Beispielsweise ist der Amazonas-Regenwald gefährdet Rückgang der Niederschläge. Wenn sich sein Waldökosystem in Grasland verwandeln würde, würde der Übergang stattfinden Kohlenstoff freisetzen in die Atmosphäre gelangen und zum Verlust einer wertvollen Kohlenstoffsenke führen, was den Klimawandel weiter beschleunigt.
Die atlantische Zirkulation hat hat sich in der fernen Vergangenheit erheblich verlangsamt. Während Eiszeiten Als die Eisschichten, die weite Teile des Planeten bedeckten, schmolzen, verlangsamte der Zufluss von Süßwasser die atlantische Zirkulation und löste enorme Klimaschwankungen aus.
Wann werden wir also diesen Wendepunkt sehen?
Die große Frage – wann wird die atlantische Zirkulation einen Wendepunkt erreichen – bleibt unbeantwortet. Die Beobachtungen reichen nicht weit genug zurück, um ein eindeutiges Ergebnis zu liefern. Während eine aktuelle Studie darauf hindeutet, dass das Förderband schnell ist nähert sich seinem WendepunktMöglicherweise wurden innerhalb weniger Jahre bei diesen statistischen Analysen mehrere Annahmen getroffen, die Anlass zu Unsicherheit geben.
Stattdessen konnten wir ein physikbasiertes und beobachtbares Frühwarnsignal entwickeln, das den Salztransport an der Südgrenze des Atlantischen Ozeans betrifft. Sobald eine Schwelle erreicht ist, dürfte der Wendepunkt in ein bis vier Jahrzehnten eintreten.
Die Klimaauswirkungen unserer Studie unterstreichen die Schwere eines solch plötzlichen Zusammenbruchs eines Förderbandes. Die Temperatur-, Meeresspiegel- und Niederschlagsveränderungen werden schwerwiegende Auswirkungen auf die Gesellschaft haben Der Klimawandel ist nicht aufzuhalten auf menschlichen Zeitskalen.
Es mag kontraintuitiv erscheinen, sich bei der Erwärmung des Planeten über extreme Kälte Sorgen zu machen, aber wenn die Hauptzirkulation des Atlantischen Ozeans durch zu viel einströmendes Schmelzwasser zum Erliegen kommt, ist das das Risiko, das vor uns liegt.
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