کندی چشمگیر جریان‌های اقیانوسی و ناتوانی مدل‌های اقلیمی در توضیح آنها

بر اساس نتایج یک مطالعه‌ی جدید، گرم شدن کره‌ی زمین علت کند شدن الگوی گردش کلی در اقیانوس اطلس نیست و این اتفاق در حقیقت بخشی از چرخه‌های منظم چند دهه‌ای است که دما را در دهه‌های آینده تحت تاثیر قرار می‌دهد. از نظر اقیانوس‌شناسان ثبات طولانی مدت گردش اقیانوس اطلس مهم است و مطالعات پیشین نشان داده‌اند که این جریان در دهه‌ی گذشته به‌شدت کند شده است.

کا-کیت تانگ استاد حوزه‌ی ریاضیات کاربردی در دانشگاه واشنگتن گفت:

اقلیم شناسان انتظار داشته‌اند که تحت گرمای کره‌ی زمین، در طولانی مدت، چرخه‌ی معکوس اقیانوس اطلس تضعیف شود ولی اندازه‌گیری‌های مستقیم آن فقط از آوریل ۲۰۰۴ در دسترس است. کاهش اندازه‌گیری‌شده از آن زمان، ده برابر بیش از آن مقداری است که ما انتظار داشتیم.

نمودار بالایی نشان‌دهنده‌ی تغییرات متوسط در دمای سطحی جهانی از سال ۱۹۵۰ است که شامل دو دوره‌ی تغییر آهسته و یک دوره‌ی گرم شدن سریع از سال ۱۹۷۵ تا سال ۲۰۰۰ است. در نمودار پایین شدت چرخه‌ی معکوس اقیانوس اطلس نمایش داده شده است. نمودار آبی (و بنفش در سمت راست) شمال شوری 45N است، یک سنجه‌ی غیر مستقیم از شدت جریان اقیانوسی. نمودار سبز یک شاخص ثابت شده از چرخه‌ی اقیانوسی است.

بسیاری از افراد، روی این موضوع که این فرایند در حال کاهش سریعی است، تمرکز کرده‌اند و معتقدند اگر این روند ادامه پیدا کرده و از یک نقطه عبور کند، موجب وقوع فاجعه‌ای همچون یک عصر یخبندان می‌شود. بدیهی است که هیچکدام از این‌ها در آینده نزدیک اتفاق نمی‌افتد. این تغییر سریع ممکن است بخشی از یک چرخه‌ی طبیعی باشد و نشانه‌هایی وجود دارد که این کاهش در حال پایان است.

یک چرخه‌ی عظیم

این نتایج دارای پیامدهایی در ارتباط با گرم شدن سطحی است. سرعت کنونی در جریان‌های اقیانوسی، تعیین‌کننده‌ی این است که چه مقدار از حرارت سطح به عمق اقیانوس منتقل می‌شود. یک جریان سریع موجب فرستاده شدن گرمای بیشتری به عمق اقیانوس اطلس می‌شود. اگر جریان کند شود، گرمای کمتری ذخیره خواهد داشت و احتمالا زمین با افزایش دمای بیشتری نسبت به آن چه در سال ۲۰۰۰ وجود داشته است، رو به رو خواهد شد.

تانگ می‌گوید:

در صورتی که مقدار کربن‌دی‌اکسید با روند مشخصی افزایش یابد، مدل‌های آب‌و‌هوایی کلی می‌توانند آن چه را در طولانی مدت اتفاق خواهد افتاد، پیش‌بینی کنند. اما در حال حاضر این مدل‌ها، دارای قابلیت پیش‌بینی گرم شدن سطحی در چند دهه‌ی آینده نیستند؛ این پیش‌بینی نیازمند آگاهی در این مورد است که اقیانوس‌ها چه مقدار از گرمای اضافه‌ی گرفته شده توسط گازهای گلخانه‌ای را جذب می‌کنند.

چرخه‌ی معکوس نصف‌النهاری اقیانوس اطلس یا AMOC همچون یک نوار نقاله است که آب‌های سطحی را به سمت شمال اقیانوس اطلس می‌برد؛ آن‌جا آب شور که سنگین‌تر است، پایین می‌رود و به عمق دریاهای لابرادور و نوردیک نزدیک قطب شمال بر می‌گردد وسپس مسیری را به سمت جنوب و اقیانوس جنوبی طی می‌کند. بیشتر مردم اغلب به آنچه در سطح اتفاق می‌افتد، علاقه دارند؛ گلف استریم و جریان‌های مربوط به اقیانوس اطلس، آب گرم‌تر را به شمال می‌برند و موجب معتدل شدن در غرب اروپا می‌شوند.

خطوط زیر نشان‌دهنده‌ی نمودارهای شدت جریان معکوس اقیانوس اطلس است که با استفاده از روش‌های مختلف به‌دست آمده است. بررسی مستقیم فقط از سال ۲۰۰۴ آغاز شده است؛ بنابراین برای بررسی این روند تا سال‌های پیش‌تر، به دیگر سنجه‌های اقیانوسی مورد نیاز است.

طبق استدلال مطالعه‌ی جدید، مهم‌ترین مرحله از دیدگاه اقلیمی، آن چیزی است که در آینده اتفاق خواهد افتاد. در اطلس شمالی آب شور مناطق گرمسیری تا حدود ۱۵۰۰ متری پایین می‌رود؛ با این اتفاق، آب گرمای سطحی را نیز با خود به درون اقیانوس می‌کشد. تغییرات در شدت AMOC بر میزان حرارتی که اتمسفر را ترک می‌کند، تاثیر می‌گذارد. در مطالعه‌ی جدید از ترکیبی از داده‌های حاصل از شناورهای آرگو، سنجه‌های دمایی مبتنی بر کشتی، سوابق جذر‌و‌مد، تصاویر ماهواره‌ای ارتفاع سطح دریا که می‌تواند بالا آمدگی آب گرم را نشان دهد و نیز از تکنولوژی پیشرفته‌ی ردیابی خود AMOC استفاده شده‌است و نشان داده شده‌است که شدت AMOC به‌صورت چرخه‌های ۶۰ تا ۷۰ ساله دارای حالت خودتقویتی بوده‌ است.

وقتی جریان سریع‌تر می‌شود، آب‌های شور مناطق گرمسیری به اطلس شمالی می‌روند؛ این پدیده طی سال‌ها موجب ذوب شدن یخچال‌های بیشتری می‌شود و سرانجام این آب شیرین موجب می‌شود که آب‌های سطحی سبکتر شده و احتمال پایین رفتنشان کم شود و این جریان کلی کند شود. هنگامی که AMOC در یک فاز آهسته است، اطلس شمالی سردتر شده، ذوب یخ کندتر می‌شود و سرانجام با کم بازده شدن منبع ذوب آب شیرین، آب شور سنگین‌تر می‌تواند دوباره به سمت پایین برود و این امر موجب سرعت بخشیدن به کل جریان می‌شود. طبق نتایج مطالعه‌ی جدید، این جریان در حال فروپاشی نیست و فقط در حال انتقال از فاز سریع به فاز آهسته‌ است و این دارای نتایجی در ارتباط با گرم شدن سطحی است.

نگاه به گذشته برای پیش‌بینی آینده

از سال ۱۹۷۵ تا سال ۱۹۹۸، AMOC در فاز آهسته قرار داشته‌است. در این زمان، از آن جایی که گازهای گلخانه‌ای در حال تجمع در اتمسفر بوده‌اند، زمین گرم شدن متمایزی را در سطح تجربه کرده‌است. از حدود سال ۲۰۰۰ تا کنون، AMOC در فاز سریع‌تر خود بوده است و افزایش فرورفتن حرارت در اطلس شمالی موجب برداشت گرمای سطحی زمین و ذخیره‌ی آن در اعماق اقیانوس شده است.تانگ می گوید:

ما فقط یک چرخه‌ی مشاهدات در عمق اقیانوس داریم و واقعا نمی‌دانیم که آیا این فرایندی دوره‌ای است یا نه؛ اما بر اساس پدیده‌های سطحی فکر می‌کنیم که به احتمال زیاد این فرایند دارای حالت دوره‌ای است.

در یک مطالعه پیشین، از سال ۲۰۰۰ کاهشی آهسته در گرم شدن سطحی مشاهده شده بود، در این دوره، گرما در اعماق اقیانوس اطلس انباشته می‌شده است. مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد، این همان دوره‌ای است که در آن چرخه‌ی معکوس اقیانوس اطلس در فاز اولیه خود بوده‌است. تانگ می‌گوید:

اندازه‌گیری‌های اخیر از چگالی دریای لابرادور نشان می‌دهد که این چرخه در حال تغییر است.

این بدان معناست که در سال‌های پیش رو، AMOC، دیگر گرمای اضافی گرفته شده توسط گازهای گلخانه‌ای را به اعماق اطلس شمالی نمی‌برد. تانگ می‌گوید:

شاخص‌ها نشان می‌دهند که این آهستگی چرخه‌ی معکوس اقیانوس اطلس در حال پایان است و ما نباید در مورد فروپاشی این جریان، نگران باشیم. البته احتمالا دمای سطحی در دهه‌های اخیر شروع به افزایش سریعی خواهد کرد.