Престанок на термохалинското кружење

Термохалинското кружење е шема на проток на вода низ светските океани. Топлата вода тече по површината додека не стигне до едно од неколкуте посебни места во близина на Гренланд или Антарктикот. Таму, водата тоне, а потоа ползи низ дното на океанот во текот на стотици години, постепено издигнувајќи се во Тихиот и Индискиот Океан.

Голфската струја е дел од оваа кружење и е дел од причината зошто Северна Европа е потопла отколку што вообичаено би била; Единбург има иста географска ширина како Москва. Термохалинското кружење влијае на климата ширум светот.

Исклучувањето или забавувањето на термохалинското кружење е хипотезиран ефект на глобалното затоплување врз големото океанско кружење.

Проучување од 2015 година сугерира дека Атлантското меридијално превртено кружење (АМПК) е ослабено за 15-20% во 200 години.

 Општо 
Дон Чемберс од Универзитетот на Јужна Флорида и Колеџот за морска наука спомнал: „Главниот ефект од забавувањето на АМПК се очекува да бидат поладни зими и лета околу Северен Атлантик и мали регионални зголемувања на нивото на морето на северноамериканскиот брег." Џејмс Хансен и Макико Сато изјавиле : 

Падот на АМПК е поврзано со екстремното регионално покачување на морското ниво.

Прегледот од 2017 година заклучил дека постојат силни докази за минатите промени во силата и структурата на АМПК за време на наглите климатски настани како што се Помладиот Дријас и многу од настаните на Хајнрих.

 Забавување 
Ломан и Дима 2010 година откриле слабеење на АМПК од доцните 1930-ти. Климатските научници Мајкл Ман од Пен Стејт и Стефан Рамсторф од Институтот за истражување на климатските влијанија во Потсдам сугерирале дека забележаниот студен модел за време на долгогодишните температурни записи е знак дека АМПК може да слабее. Тие ги објавиле своите наоди во 2015 година и заклучиле дека циркулацијата на АМПК покажало исклучително забавување во минатиот век и дека топењето на Гренланд е можен придонес, при што забавувањето на АМПК од 1970-тите е без преседан во последниот милениум.

Студијата објавена во 2016 година открила дополнителни докази за значително влијание од порастот на нивото на морето за источниот брег на САД. Студијата ги потврдува претходните наоди од истражувањата кои го идентификувале регионот како жариште за пораст на морињата, со потенцијал да се пренасочи 3-4 пати во стапката на пораст, во споредба со глобалниот просек. Истражувачите го припишуваат можното зголемување на механизмот за циркулација на океанот наречен формирање на длабока вода, кој е намален поради забавувањето на АМПК, што доведува до потопли џебови за вода под површината. Дополнително, : „Нашите резултати сугерираат дека повисоките стапки на емисии на јаглерод, исто така, придонесуваат за зголемено [покачување на нивото на морето] во овој регион во споредба со глобалниот просек“.

 Исклучување 
Глобалното затоплување може, преку исклучување на термохалинското кружење, да предизвика ладење во Северниот Атлантик, Европа и Северна Америка. Ова особено би влијаело на областите како што се Британските Острови, Франција и Нордиските земји, кои се загреани од северноатлантскиот нанос. Големите последици, освен регионалното заладување, може да вклучуваат и зголемување на големите поплави и бури, колапс на залихите на планктони, затоплување или промени на врнежите во тропските предели или Алјаска и Антарктикот, почести и поинтензивни настани на Ел Нињо поради поврзаните исклучувања на Курошио, Ливин и источноавстралиските струи кои се поврзани со истата термохалинска циркулација како Голфската струја, или океански аноксичен настан - кислород () под површинските нивоа на застојаните океани станува целосно исцрпена - веројатна причина за минатите настани за масовно истребување.

 Потенцијални ефекти: аноксија и еуксинија 
Светлината продира само околу 100 метри до 200 метри од горниот слој на океанот, така што ова е слојот во кој може да дојде до производство на кислород од фитопланктонот. Термохалинското кружење предизвикува мешање на длабоката океанска вода (која би била без кислород) со водата богата со кислород од површината. Така, термохалинското кружење носи кислород во длабоките слоеви на океанот и дозволува морскиот живот да дише, а деградацијата да се случи аеробно. Ако термохалинското кружење се исклучи, предложено е морскиот живот да изумре и да потоне на океанското тло. Утврдено е дека климатските промени се одговорни за губење на кислород во океанот, и поради тоа што кислородот се раствора полошо во топла вода, и поради слабеењето на термохалинското кружење.

Со премалку кислород, анаеробното варење преку бактерии би создало метан и сулфурводород од биомасата.Lee R. Kump; Alexander Pavlov; Michael A. Arthur: Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during intervals of oceanic anoxia. Geology 2005;33;397-400. doi: 10.1130/G21295.1Robert A. Berner, Peter D. Ward: Positive Reinforcement, H2S, and the Permo-Triassic Extinction: Comment and Reply. doi: 101130:G22641.1 Токсичниот гас сулфурводород тогаш, кога океанот содржи премногу, може да се ослободи во атмосферата со таканаречена хемоклинска нагорна екскурзија. Труењето на атмосферата со сулфурводород е една од потенцијалните причини што би можеле да доведат до Пермско-тријаското изумирање.Jeffrey T. Kiehl, Christine A. Shields: Climate simulation of the latest Permian: Implications for mass extinction, Geology 33(9) (2005). DOI: 10.1130/G21654.1Peter D. Ward: Under a Green Sky: Global Warming, the Mass Extinctions of the Past, and What They Can Tell Us About Our Future Paperback – Illustrated, March 25, 2008. p192

 Ефекти врз времето 
Хансен и неговите соработници во 2015 година покажале дека исклучувањето или значителното забавување на АМПК, покрај тоа што можеби ќе придонесе за екстремни емиски настани, ќе предизвика и поопшто зголемување на тешките временски услови. Дополнително површинско ладење од топењето на мразот ги зголемува површинските и пониските температурни градиенти на тропосферата и предизвикува во симулациите на моделите големо зголемување на вртложната енергија на средна географска ширина низ тропосферата со средна ширина. Ова пак води до зголемување на бароклиничноста произведена од посилни температурни градиенти, што обезбедува енергија за потешки временски настани.

Многу од најнезаборавните и најразорните бури во источна Северна Америка и западна Европа, популарно познати како супербури, се зимски циклонски бури, иако понекогаш се случуваат во доцната есен или раната пролет, кои генерираат ветрови со речиси ураганска сила и често големи количини снежни врнежи. Континуираното затоплување на океаните со мала ширина во наредните децении ќе обезбеди повеќе водена пареа за зајакнување на таквите бури. Ако ова тропско затоплување се комбинира со постуден Северен Атлантски Океан од забавување на АМПК и зголемување на вртложната енергија на средната ширина, може да се предвидат посилни бароклинички бури.

Резултатите имплицираат дека силното ладење во Северен Атлантик поради исклучувањето на АМПК создава поголема брзина на ветерот. Зголемувањето на сезонската средна брзина на ветерот кај североисточните земји во однос на прединдустриските услови е дури 10-20%. Таквото процентуално зголемување на брзината на ветерот во бура се преведува во зголемување на дисипацијата на енергијата од бура за фактор ~ 1,4–2, бидејќи дисипацијата на енергијата на ветерот е пропорционална со брзината на ветерот. Како и да е, симулираните промени се однесуваат на сезонските средни ветрови просечни преку големи мрежни кутии, а не на поединечни бури.

 Набљудувања 

 2010 година и порано 
Во април 2004 година, хипотезата дека Голфската струја се исклучува добила поттик кога ретроспективната анализа на американските сателитски податоци се чинело дека покажала забавување на северноатлантскиот вител, северниот вител на Голфската струја.Satellites record weakening North Atlantic Current . NASA, 15 April 2004.

Во мај 2005 година, Питер Вадамс објавил во „Тајмс“ (Лондон) за резултатите од истрагите во подморницата под арктичката ледена покривка која ги мери огромните чадаци со ладна густа вода, во која студената густа вода обично тоне до морското дно и се заменет со топла вода, формирајќи еден од моторите на Северноатлантскиот дрифт. Тој и неговиот тим откриле дека чадаците практично исчезнале. Вообичаено има седум до дванаесет џиновски столбови, но Вадамс пронашол само две џиновски столбови, и двете екстремно слаби.Gulf Stream slowdown? RealClimate.org, 26 May 2005.

Во 2005 година било забележано намалување од 30% на топлите струи кои носат вода северно од Голфската струја од последното такво мерење во 1992 година. Авторите забележале несигурности во мерењата.F. Pearce. Failing ocean current raises fears of mini ice age. NewScientist, 30 November 2005 По дискусиите во медиумите, Детлеф Квадфасел истакнал дека неизвесноста на проценките на Брајден е висока, но вели дека другите фактори и набљудувања ги поддржуваат нивните резултати, а импликациите засновани на палеоклиматските записи покажуваат падови на температурата на воздухот до 10 °C во рок од неколку децении, поврзани со нагли прекинувачи на океанската циркулација кога ќе се достигне одреден праг. Тој заклучил дека понатамошните набљудувања и моделирање се клучни за рано предупредување за можен разурнувачки дефект на кружење. Како одговор, Квирин Шиермаер заклучил дека природната варијација е виновникот за набљудувањата, но ги истакна можните импликации. (subscription required); see also 

Во 2008 година, Вејџ и неговите соработници. објавиле „враќање на длабока конвекција во субполарното вртење и во Лабрадорското и во Ирмингерското море во зимата 2007-2008 година“, користејќи „профилирање на пловечки податоци од програмата Арго за документирање на длабоко мешање“ и „различни на самото место, сателитски и податоци за повторна анализа“ за да се постави контекстот за феноменот. Ова може да има многу врска со набљудувањата на варијациите во однесувањето на чадачот со ладна вода.

Во јануари 2010 година, Голфската струја накратко се поврзала со струјата на Западен Гренланд, откако флуктуирала неколку недели поради екстремната негативна фаза на арктичката осцилација, привремено пренасочувајќи ја западно од Гренланд.

 По 2020 година 
Студијата објавена во Nature Climate Change во август 2021 година се базира на повеќе од еден век податоци за температурата и соленоста на океаните и покажува значителни промени во осум индиректни мерки на јачината на кружењето.Niklas Boers: Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature Climate Change volume 11, pages680–688 (2021)

Постои можност АМПК да е бистабилен систем (кој е или „вклучен“ или „исклучен“) и може ненадејно да се урне.Knutti, R., and T. F. Stocker (2002), Limited predictability of the future thermohaline circulation close to an instability threshold, J. Clim., 15(2), 179–186.

 Термохалинско кружење и свежа вода 
десно|мини| Црвениот крај на спектарот укажува на забавување во оваа презентација на трендот на брзини добиен од податоците за висимерот на NASA Pathfinder од мај 1992 до јуни 2002 година. Извор: НАСА.
Топлината се пренесува од половите на екваторот најмногу преку атмосферата, но исто така и преку океанските струи, со топла вода во близина на површината и студена вода на подлабоко нивоа. Најпознатиот сегмент од оваа циркулација е Голфската струја, вртење управувано од ветер, кое пренесува топла вода од Карибите кон север. Северен крак на Голфската струја, Северноатлантскиот дрифт, е дел од Термохалинското кружење (THC), пренесувајќи ја топлината посеверно до Северен Атлантик, каде што нејзиниот ефект во загревањето на атмосферата придонесува за затоплување на Европа.

Испарувањето на океанската вода во северниот дел на Атлантикот ја зголемува соленоста на водата, како и нејзиното ладење, и двете дејства ја зголемуваат густината на водата на површината. Создавањето на морскиот мраз дополнително ја зголемува соленоста и густината, бидејќи солта се исфрла во океанот кога се формира морскиот мраз. Оваа густа вода потоа тоне и циркулациониот тек продолжува во јужен правец. Сепак, АМПК е поттикнат од разликите во температурата и соленоста на океаните. Но, слатката вода ја намалува соленоста на океанската вода и преку овој процес го спречува тонењето на постудените води. Овој механизам веројатно ја предизвикал аномалијата на температурата на студената површина на океанот што моментално е забележана во близина на Гренланд.

Глобалното затоплување може да доведе до зголемување на слатката вода во северните океани, со топење на ледниците на Гренланд и со зголемување на врнежите, особено преку сибирските реки.Turrell, B. The Big Chill Transcript of discussion on BBC 2, 13 November 2003

Исклучувањето на АМПК може да го активира типот на нагли масивни температурни поместувања што се случиле за време на последниот глацијален период: серија настани Дансгорд — Ешгер - брзи климатски флуктуации - може да се припишат на принудувањето на слатката вода на голема географска широчина што го прекинува THC. Моделите од 2002 година во кои THC е принуден да се исклучи, покажува ладење - локално до 8 °C (14 °F).

Студиите за струјата на Флорида сугерираат дека Голфската струја слабее со ладењето, а таа е најслаба (за ~ 10%) за време на малото ледено доба.

 Субполарен вртеж 
Неодамнешните студии (2017) укажуваат на потенцијален конвекциски колапс (пренос на топлина) на субполарниот вртеж во Северен Атлантик, што резултира со брзо ладење, со импликации за економските сектори, земјоделската индустрија, водните ресурси и управувањето со енергијата во Западна Европа и на источниот брег на САД. Фрајка-Вилијамс и сор. во 2017 година истакнале дека неодамнешните промени во ладењето на субполарниот вртеж, топлите температури во суптропските предели и студените аномалии над тропските предели, ја зголемиле просторната дистрибуција на меридијалниот градиент во температурите на површината на морето, што не е опфатено со АМО индексот.

 IPCC модели 
Врз основа на комбинираните модели за општа циркулација на атмосферата-океанот од 2001 година, THC има тенденција да слабее малку наместо да запре, а ефектите на затоплување го надминуваат ладењето, дури и во Европа. (pb: ) Во Петтиот Извештај за проценка на IPCC, било објавено дека е многу малку веројатно AMПК да претрпи брза транзиција.

 Наводи 

 Надворешни врски 
 Проект THOR Универзитет во Хамбург проект за проучување на термохалинската циркулација
 „Сценарио за нагли климатски промени и неговите импликации за националната безбедност на Соединетите Американски Држави“ (студија од 2003 година)
 Што ако транспортерот се исклучи? Размислувања за можниот исход од големиот глобален експеримент (Студија од 1999 година)
 Непријатно изненадување во стаклена градина (Видео за исклучување на термохалинската циркулација, 2015 година)
 Зошто има термохалинска циркулација во Атлантикот, но не и на Тихиот Океан? (2005 технички извештај)

Категорија:Природни непогоди
Категорија:Океанографија