Eðlisfræði veltihringrásar Atlantshafsins AMOC: þekking á stöðugleika og áhættu

Halldór Björnsson, fagstjóri veðurs og loftslags hjá Veðurstofu Íslands, flytur erindi um eðlisfræði veltihringrásar Atlantshafsins (AMOC) í Auðarsal Veraldar - húss Vigdísar föstudaginn 6. mars kl. 15.15-16.30. Viðburðurinn er öllum opinn og hann verður jafnframt í streymi.

Veltihringrás Atlantshafsins (AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation) er umfangsmikið kerfi yfirborðs- og djúpstrauma í Atlantshafi sem flytur varma frá suðlægum breiddargráðum til Norður-Atlantshafsins. Kerfið gegnir lykilhlutverki í að móta loftslag á Norðurlöndum og í Norður-Evrópu. Þetta kerfi er hluti af Golfstraumskerfinu, en AMOC nær einnig yfir fleiri strauma og ferli.

Skilningur á eðlisfræði hafstrauma byggir á miklum hluta á vinnu hafeðlisfræðinga frá miðbiki síðustu aldar. Einn einstaklingur, Henry Stommel (1920 - 1992) á stóran þátt í að útskýra bæði yfirborðshringstreymin, og mögnun hafstrauma á vesturjaðri Atlantshafs og Kyrrahafs (t.d. Golfstrauminn og Kuroshio strauminn), djúpsjávarstrauma og að auki setti hann fram einfalt líkan af lóðréttri hringrás hafsins, líkan sem oft er kennt við  "varma- og seltuhringrás". Einn eiginleiki þessa líkans er að samkvæmt því hefur hafhringrásin amk. tvö stöðug ástönd, eitt þar sem djúpsjór myndast á köldum stöðum (t.d. nærri Grænlandi og Suðurskautslandinu) og annað þar sem djúpsjávarmyndun er veikari og gerist á hlýjum svæðum.  

Ein forspá líkansins var að núverandi ástand djúpsjávarmyndunar nærri Grænlandi mætti því trufla með því að draga úr seltu sjávar á því svæði, t.d. með auknu ferskvatnsflæði  þangað.   Í núverandi ástandi flytur yfirborðssjór í Norður Atlantshafi varma norður á bóginn og kólnandi sjór skilar svo varmanum af sér og hitar norðurslóðir. Niðurstöður úr borkjörnum, t.d. ískjörnum frá Grænlandssjökli og setlagakjörnum frá hafi sýna að á síðasta jökulskeiði truflaðist djúpsjávarmyndun í Norður Atlantshafi ítrekað og í hvert skipti kólnaði verulega á svæðinu. Þessar truflanir í AMOC hafa verið tengdar  miklu magni ferskvatns sem flæddi frá íshvelum Norður Ameríku og Skandinavíu.

Á nútíma er líklegt að truflun hafi orðið á djúpsjávarmyndun  á Norður Atlantshafi fyrir um 8200 árum og við það hafi dregið úr flæði hlýsjávar á norðlægar slóðir og fyrir vikið varð kuldakast á Norður Atlantshafi, m.a. á Íslandi, í a.m.k. 160 ár.

Hafhringrásarlíkön má nota til að herma þessa atburði og þau sýna að hafhringrásin getur verið óstöðug. Einfaldri eðlisfræði varma og seltulíkans Stommel má beita til að útskýra á einfaldan hátt hvernig þessi hringrás verður óstöðug. Og ef yfirborð hafsins er beitt hægt vaxandi þvingun (t.d. með ferskvatni frá jöklabráðnun) þá getur kerfið svarað línulega uns vendipunkti er náð sem færir það  hratt í annað ástand.

Loftslagsbreytingar hafa í för með sér margháttaðar breytingar víða um heim og m.a. er oft rætt um hraðar og ef til vill óafturkræfar breytingar á hafstraumakerfi Norður Atlantshafsins. Slíkar breytingar gætu  dregið úr hlýnun hér við land, eða jafnvel valdið kólnun hjá okkur í heimi sem fer samt hlýnandi. Afleiðingar þessa eru þó ekki vel þekktar enda getur atburðarásin verið nokkuð flókin. Líkurnar eru heldur ekki vel þekktar en þær fara eftir því hversu mikið er losað af gróðurhúsalofttegundum og hversu miklar truflanir yrðu á hafstraumum. Áhættan er þó til staðar og eina þekkta leiðin til að minnka hana er að draga sem mest úr losun gróðurhúsalofftegunda. Erindið rekur sögu þessa þessara fræða, ræðir óstöðugleika AMOC hringrásarinnar  og fer stöðu þekkingar nú á dögum.