‘Transbordband van de oceaan’ hapert
Het systeem van stromingen in de Atlantische Oceaan, dat onze regio een mild klimaat geeft, zwakt af. Maar wat zijn de consequenties daarvan? Dat is lastig in te schatten: het systeem is veel complexer dan de ‘transportband’ waarmee het wordt vergeleken.
Het is een raar idee: juist omdat de aarde opwarmt, kan het noordwesten van Europa flink gaan afkoelen. Maar de meeste klimaatmodellen voorspellen het wel. Dat heeft te maken met de Amoc, het complexe systeem van stromingen in de Atlantische Oceaan. Dat transporteert vanaf de evenaar warmte naar het noorden en geeft NoordwestEuropa zijn milde klimaat. Maar hoelang nog?
Vorige week schreven onderzoekers in Nature dat de Amoc sinds 1950 aan het afzwakken is. Vorige maand nog hintten drie Duitse wetenschappers in Nature Climate Change op een complete ‘shutdown’ van het systeem. Maar Martha Buckley, oceanograaf aan de George Mason University in Fairfax (VS), is kritisch voor die studies. Zo goed begrijpen we de Amoc nog niet, zegt ze.
Noorden warmer dan zuiden
Buckley schreef twee jaar geleden, samen met collega John Marshall, een overzichtsartikel over de Amoc in Review of Geophysics. Modellen herbergen onzekerheden, schrijven ze. En al het onderzoek in de Atlantische Oceaan heeft de laatste vijftien jaar vooral verrassingen opgeleverd.
Dat bevestigt fysisch oceanograaf Femke de Jong van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ). Ze doet onderzoek naar een deel van de Amoc, in de Irmingerzee, ten zuidoosten van Groenland. ‘Ons 3Dbeeld van de Amoc is alleen maar complexer geworden.’
Vast staat dat de Amoc vanaf de evenaar netto meer warmte afvoert naar het noorden dan naar het zuiden. Hierin is de Atlantische Oceaan uniek. Het maakt dat het noordelijk halfrond gemiddeld iets warmer is dan het zuidelijk. Het warme water bevindt zich in de bovenste honderden meters van de oceaan (warm water is lichter dan koud water). Eenmaal in het koude noorden staat het veel warmte af aan de atmosfeer. Die afname in temperatuur van het water, samen met zijn hoge zoutgehalte door de tropische origine,
doet de dichtheid toenemen.
Het nu zwaardere water zinkt door convectie naar de diepte en wordt weer zuidwaarts getransporteerd, langs de oostkust van de Amerika’s, tot helemaal aan het zuidelijke poolgebied. Daar welt het weer op, op plaatsen waar harde winden het oppervlaktewater wegblazen. Aanvankelijk blijft het lange tijd in de Antarctische Oceaan rondgaan. Na verloop van tijd gaat een klein deel terug naar de evenaar. Een groot deel gaat richting Stille Oceaan. Vanwege deze cyclus wordt de Amoc vaak afgeschilderd als een transportband.
Verdere opwarming van de aarde kan dit proces verstoren. Het is in het verleden vaker gebeurd. Als het water aan het zeeoppervlak warmer wordt (en dus uitzet), of zoeter door de massale instroom van smeltend gletsjerijs (bijvoorbeeld van Groenland), zou het kunnen dat het water in het noordelijk poolgebied onvoldoende ‘indikt’ om af te zinken. Dan vertraagt de transportband, of valt hij helemaal stil. En dan vervoert hij ook geen warmte meer, of in ieder geval veel minder, richting NoordwestEuropa.
Meetnet in de oceaan
Maar het beeld van die transportband, afgebakend en continu draaiend, klopt niet. De Amoc blijkt een aaneenschakeling van een paar grote ringvormige stromingen en een heleboel uitwaaierende kleinere wervelingen waar van oceanografen de samenhang niet altijd goed doorgronden.
Wie met dat beeld kwam, was de Amerikaanse oceanograaf Wallace Broecker. In 1987 opperde hij in het populairwetenschappelijke tijdschrift Natural History de term Great Ocean conveyor belt. De Amoc was er onderdeel van. Maar vier jaar later betuigde Broecker spijt van die, toen al breed opgepikte, versimpeling. Het was bijvoorbeeld al aangetoond, schreef hij, dat de transportband niet scherp afgebakend is. Onderzoek met tracerstoffen had dat uitgewezen. Die tracers volgden niet altijd de baan van de Amoc, maar kwamen ook elders in de Atlantische Oceaan terecht. In dat artikel berekende Broecker overigens ook dat, als de Amoc stilvalt, de luchttemperatuur bo ven Groenland en Europa 5 tot 8 graden Celsius zou afkoelen.
De grilligheid van de Amoc is in de jaren daarna alleen maar bevestigd. Zo toonde onderzoek voor de kust van Brazilië, op een diepte van enkele kilometers, dat het diepe zoute water niet in een vloeiende beweging zuidwaarts trekt. Het breekt uit elkaar in een aantal tegen de klok in draaiende wervelingen (eddies).
Verrassingen kwamen ook uit het eerste permanente meetnet dat in 2004, op 26,5 graden noorderbreedte, werd opgesteld over de hele breedte van de Atlantische Oceaan. Over de eerste tien jaar aan metingen schreven Meric Srokosz en Harry Bryden (University of Southampton) in 2015 een review in Science. De sterkte van de Amoc bleek door het jaar heen meer te schommelen dan gedacht.
Dan was er nog de val in de sterkte van de Amoc, tussen de lentes van 2009 en 2010. Die kwam ‘totaal onverwacht’, beschreven Srokosz en Bryden. De sterkte nam in die tijd met 30 procent af. Hierdoor bleef er bezuiden de 26,5 graden noorderbreedte meer warmte hangen. En dat leidde weer tot een opvallend sterk Atlantisch orkaanseizoen.
Er was nog een verrassing. De observaties op 26,5 graden noorderbreedte bleken niet exemplarisch voor de hele Amoc, wat wel werd gedacht. Incidentele metingen op andere breedtegraden vonden heel andere variaties.
Diep zout water
Mede daarom is in 2014 nog een ander permanent meetnet opgezet, op 53 graden noorderbreedte. Dit is waar Femke de Jong onderzoek doet. Er wordt gemeten in de Labradorzee, ten zuidwesten van Groenland. En in een gebied ten zuidoosten van Groenland, dat de Irmingerzee, het IJslandbekken en de Rockall Trog omvat. ‘Dit zijn twee heel belangrijke regio’s waar het zoute water naar de diepte afzinkt’, zegt De Jong. Dat afzinken, en de vorming van diep zout water, is volgens veel modellen het drijvende mechanisme achter de Amoc. Hoe dieper de convectie van het zoute water, hoe sterker de Amoc. ‘Maar in de observaties tot dusver zien we dat niet terug’, zegt De Jong.
Het beeld van de Amoc is er nu een van een dynamisch, complex systeem met lokaal flink fluctuerende sterktes. Op korte tijdschaal (maanden tot enkele jaren) en op lagere breedtegraden zijn die vooral bepaald door variaties in windpatronen. Op langere tijdschalen (1 tot 10 jaar) en in het noorden is de warmteuitwisseling met de atmosfeer belangrijker.
Verder is het idee dat er ook een schommeling op langere termijn in het systeem zit: een natuurlijke cyclus van een decennium tot enkele decennia, gestuurd door variaties in warmtetransport over de mondiale oceanen. Satellietmetingen van de temperatuur aan het zeeoppervlak in het noor den van de Atlantische Oceaan laten zo’n schommeling zien. Maar ‘tot op heden is er geen observationele studie geweest die de veranderingen van oppervlaktetemperatuur succesvol heeft gekoppeld aan de variabiliteit van de Amoc’, schreven Buckley en Marshall twee jaar geleden in Science.
Grote gevolgen?
Voor NoordwestEuropa blijft de hamvraag: komt er een eind aan het milde klimaat als de Amoc vertraagt of zelfs stilvalt? Dat laatste zou kunnen als de instroom van smeltwater vanaf Groenland een drempel overschrijdt. De Jong: ‘Wat er vanaf Groenland de Irmingerzee inkomt, is in tien jaar tijd verdubbeld.’ Ze verwacht deze eeuw zeker veranderingen in de Amoc. ‘Maar hoe sterk, dat is de vraag.’ Een volledige shutdown betwijfelt ze.
In hun review concluderen Buckley en Marshall dat zich de voorbije vijftig jaar geen structurele veranderingen hebben voorgedaan in de Amoc. En dan nog: als de Amoc wel reageert, hoe sterk zijn dan de gevolgen? Experts zijn het er niet over eens in hoeverre het milde klimaat van NoordwestEuropa wordt bepaald door warmtetransport in de oceaan of door windpatronen in de atmosfeer. Buckley: ‘Eigenlijk kunnen we er nog weinig over zeggen.’
Onderzoekster Buckley verwacht deze eeuw zeker veranderingen in het systeem van stromingen in de Atlantische Oceaan. ‘Maar hoe sterk, dat is de vraag’