Een van de meest opvallende kenmerken van de recente klimaatverandering is de daling van zomer Arctisch zee-ijs. De gevolgen van het verlies van deze zomer op de noordelijke samenleving, op Arctische ecosystemenen het klimaat beide plaatselijk en verder weg, worden al gevoeld.

Minder bekend zijn de dramatische veranderingen in winterijs in gebieden zoals de Groenlandse en IJszee, waar de reductie ten opzichte van de voorbije 30-jaren sinds 1900 ongeëvenaard is, toen ijsregisters in de regio begonnen.

In een studie gepubliceerd in Natuur Climate Change, we laten zien dat het verlies van zee-ijs in deze subpolaire regio de productie van dicht water dat het diepste deel van de Atlantic Meridional Twisting Circulation (AMOC). De AMOC is een oceaancirculatie die warm water uit de tropen naar het noorden vervoert in de bovenste lagen van de Atlantische Oceaan met een retourstroom van koud water naar het zuiden op diepte. Als zodanig zou het effect van deze veranderingen een koeler klimaat in West-Europa kunnen betekenen.

Het verlies van Winter Sea Ice

Veel van het dichte water in het AMOC wordt geproduceerd in de Groenlandse en IJslandse zeeën door de overdracht van warmte en vocht van de oceaan naar de atmosfeer. De warmteoverdracht maakt het oppervlaktewater in deze gebieden kouder, zouter en dichter, wat resulteert in een convectieve kantelen van de waterkolom. Het dient ook om de atmosfeer in dit deel van de wereld op te warmen, wat vaak resulteert in opvallende wolkenformaties die te zien zijn in satellietbeelden van de regio.

Hoeveel warmteoverdracht, of atmosferische forceren, optreedt, hangt af van de grootte van het lucht-zeetemperatuurverschil en de windsnelheid aan het oppervlak. Dientengevolge, is het typisch het grootst dichtbij de rand van het zeeijs waar de koude en droge polaire lucht voor het eerst in contact komt met de warme oppervlaktewaters.

De R / V Knorr in stormomstandigheden bij IJsland waar er een grote overdracht van warmte en vocht van de oceaan naar de atmosfeer was. Kjetil Våge

Sea Ice Retreat en Ocean Convection

In onze studie laten we zien dat de terugtrekking van winterijs door zee heeft geleid tot een grote vermindering van de intensiteit van oceanische convectie in de Groenlandse en IJslandse zeeën. Deze veranderingen verhogen de mogelijkheid dat er minder warmte wordt overgedragen van de oceaan naar de atmosfeer in deze regio's, wat resulteert in een zwakker AMOC, wat op zijn beurt betekent dat minder subtropisch water naar het noorden wordt gebracht en uiteindelijk een mogelijke afkoeling van Europa.

Naast een groot atmosferisch forceren, vindt oceanische convectie typisch plaats in gebieden met een zwak verticaal dichtheidscontrast, meestal binnen een gesloten oceaanstroom die bekend staat als een cyclonische straal. Dit maakt het gemakkelijker voor convectieve kantelen om zich uit te strekken tot grotere diepten in de oceaan. Tot voor kort waren de gyres in de Groenlandse en IJszeeën die voorgeconditioneerd waren voor oceanische convectie dicht bij de ijsrand gelegen en als resultaat was de atmosferische forcing groot, resulterend in diepe convectieve kanteling.

De winterterugtrekking van zee-ijs heeft nu echter de regio's met de grootste atmosferische druk verwijderd van deze gyres. Met andere woorden, de regio's waar het forceren het grootst is en de gebieden die het meest vatbaar zijn voor diepe oceaanconvectie zijn uit elkaar getrokken. Sinds de 1970s heeft dit geresulteerd in een geschatte 20% reductie in de omvang van deze forcing, of warmteoverdracht van de oceaan naar de atmosfeer, over de IJsland en de Groenlandse Zee gyres.

De R / V Knorr in stormomstandigheden bij IJsland waar er een grote overdracht van warmte en vocht van de oceaan naar de atmosfeer was. Kjetil VågeGevolgen voor de oceaan en Europa

Met behulp van een oceaanmodel met een gemengde laag hebben we de impact van deze verminderde atmosferische forcing onderzocht. In de Groenlandse Zee laten we zien dat de afname in forceren waarschijnlijk zal resulteren in een fundamentele overgang in de aard van oceanische convectie daar. Inderdaad suggereren onze modelresultaten een verandering van een toestand van tussenliggende diepteconvectie naar een toestand waarin slechts ondiepe convectie optreedt.

Aangezien de Groenlandse Zee veel van het middendiepte biedt dat de Noordzeeën vult, heeft deze overgang het potentieel om de temperatuur en het zoutgehalte van deze zeeën te veranderen. In de IJszee laten we zien dat een voortdurende vermindering van de atmosferische druk de potentie heeft om de lokale oceaancirculatie te verzwakken waarvan onlangs is gebleken dat deze een derde van het dichte water levert aan de diep deel van het AMOC.

Waarnemingen, proxy's en modelsimulaties suggereren dat recent een verzwakking van het AMOC heeft plaatsgevonden, en modellen voorspellen dat deze vertraging zal aanhouden. Een dergelijke verzwakking van het AMOC zou een dramatische impact hebben op het klimaat van de Noord-Atlantische Oceaan en West-Europa. In het bijzonder zou het de hoeveelheid getransporteerd warm water aan de oppervlakte naar West-Europa verminderen. Dit zou de warmtebron verminderen die het klimaat van de regio goedaardig houdt.

Hoewel er veel discussie is over de dynamiek van het AMOC, is een voorgesteld mechanisme voor de huidige en voorspelde achteruitgang een verfrissende oppervlaktewateren, bijvoorbeeld door het verbeterde smeltwater van de Groenlandse ijskap. Een lager zoutgehalte vermindert de dichtheid van het oppervlaktewater, waardoor oceanische convectie moeilijker wordt.

Veel van deze zoetwaterafvoer is echter geneigd om via de grensstroomsysteem Groenland. Dit beperkt de directe verspreiding in de gyres in de Groenlandse en IJszeeën waar oceanische convectie plaatsvindt. Er moet dus verder worden gewerkt om te bepalen hoe en waar - en op welke tijdschalen - dit zoetwater de Noord-Atlantische Oceaan doordringt.

Onze resultaten suggereren echter dat andere mogelijke mechanismen voor een vertraging van het AMOC op het werk mogelijk zijn, zoals een afname van de omvang van de atmosferische forcing die de convectieve kanteling in de Groenlandse en IJslandse zeeën triggert. Dit proces zou ook resulteren in een vertraging van het AMOC, wat opnieuw de opwarming van Europa zou verminderen. Onze resultaten versterken het idee dat een warm Europa een koude Noord-Atlantische Oceaan vereist, die grote overdrachten van warmte en vocht van de oceaan naar de atmosfeer mogelijk maakt. Een opwarming van de Noord-Atlantische Oceaan met de bijbehorende terugtrekking van winterzeewaaier kan daarom resulteren in een afkoeling van Europa door een vertraging van het AMOC.

Of deze overdrachten in de toekomst blijven afnemen, is nog steeds een open vraag, net als hun impact op het AMOC en het Europese klimaat.

Over de Auteurs

Kent Moore is hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Toronto.
Ian Renfrew is hoogleraar meteorologie aan de Universiteit van East Anglia.
Kjetil Våge is onderzoeker in de fysische oceanografie aan de universiteit van Bergen.
Robert Pickart is Senior Scientist in Physical Oceanography bij Woods Hole Oceanographic Institution.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.