ניתוח של אירועי אקלים מתקופת הקרח באמצעות שלושה מודלים מצביע על תפקיד נוסף של מערכת הזרמים האטלנטית: כאשר היא חזקה, יותר חום משתחרר מכדור הארץ; כאשר היא נחלשת, האוקיינוסים צוברים חום. החוקרים מדגישים כי המחקר אינו חוזה קריסה קרובה של המערכת
היחלשות מערכת זרמי ההיפוך האטלנטית עשויה לקרר את צפון האוקיינוס האטלנטי ואת האזורים הסמוכים לו, אך במקביל להגדיל את כמות החום הנשארת במערכת האקלים העולמית. זו המסקנה המרכזית של מחקר חדש שפורסם בכתב העת Nature Geoscience.
המערכת, המוכרת בראשי התיבות AMOC – Atlantic Meridional Overturning Circulation – מעבירה מים חמים בשכבות העליונות של האוקיינוס צפונה ומחזירה מים קרים וצפופים דרומה בעומק. היא משפיעה על הטמפרטורות בצפון האוקיינוס האטלנטי, על האקלים באירופה ובצפון אמריקה, על מפלס הים ועל העברת חמצן וחומרי הזנה באוקיינוסים.
עד כה הוצגה השפעתה של ה־AMOC בעיקר במונחים של חלוקת חום בין אזורים שונים. המחקר החדש מציע להוסיף לתמונה תפקיד רחב יותר: המערכת פועלת כמעין "שסתום חום" המשפיע לא רק על המקום שבו החום נמצא, אלא גם על כמות האנרגיה הכוללת שכדור הארץ והאוקיינוסים קולטים או מאבדים.
"כאשר מסתכלים על כדור הארץ כולו, כמות החום הכוללת דווקא עולה בתקופות שבהן ה־AMOC חלשה", הסביר כריסטו בויזרט, פליאוקלימטולוג מאוניברסיטת מדינת אורגון והמחבר הראשי של המחקר, בהודעת האוניברסיטה.
כיצד פועל "שסתום החום" האטלנטי?
רוב קרינת השמש המחממת את האוקיינוסים נקלטת באזורים הטרופיים. חלק מהחום מועבר צפונה בידי זרמי הים. כאשר ה־AMOC חזקה, מים חמים ומלוחים מגיעים לצפון האוקיינוס האטלנטי, מתקררים, נעשים צפופים יותר ושוקעים למעמקים.
בתהליך זה משתחררת כמות גדולה של חום מן האוקיינוס אל האטמוספרה. התחממות פני האוקיינוס והאטמוספרה בצפון האטלנטי משנה גם את כיסוי הקרח, העננות ואת מאזן הקרינה בראש האטמוספרה. חלק מן האנרגיה נפלט לבסוף לחלל.
כאשר ה־AMOC נחלשת, פחות חום מגיע אל פני הים באזורי השקיעה בצפון האטלנטי. השכבה העליונה באזור זה עשויה להתקרר, אך החום שלא הועבר צפונה ולא נפלט ביעילות מצטבר בתוך האוקיינוס.
לפי המחקר, רק שכבה דקה יחסית בפני צפון האוקיינוס האטלנטי מתקררת, ואילו חלקים נרחבים יותר של האוקיינוס, לרבות שכבות עמוקות יותר, מתחממים. התוצאה היא עלייה בתכולת החום הכוללת של האוקיינוסים ובכמות האנרגיה הנשארת במערכת האקלים.
לכן אין סתירה בין האפשרות של התקררות אזורית בצפון האוקיינוס האטלנטי לבין התחממות נוספת של כדור הארץ בכללותו.
לא רק "נדנדה" בין הצפון לדרום
החוקרים בחנו שינויים חדים באקלים שהתרחשו בתקופות הקרח, ובעיקר אירועים המכונים אירועי דנסגארד–אושגר. אירועים אלה, המתועדים בין היתר בליבות קרח מגרינלנד ומאנטארקטיקה, כללו התחממות והתקררות מהירות בצפון האוקיינוס האטלנטי ושינויים מקבילים באזורים אחרים.
ההסבר המקובל תיאר את התהליך כ"נדנדה תרמית דו־קוטבית": כאשר צפון האוקיינוס האטלנטי התקרר בעקבות היחלשות ה־AMOC, יותר חום נותר בחצי הכדור הדרומי. כשהצפון התחמם, הדרום הגיב בכיוון ההפוך.
לפי המסגרת שמציג המחקר החדש, לא מדובר רק בהעברת אותה כמות חום מצד אחד של כדור הארץ לצד האחר. כאשר ה־AMOC נחלשת, האוקיינוסים וכדור הארץ כולו צוברים יותר אנרגיה; וכאשר היא מתחזקת, קצב איבוד החום עולה.
לצורך הבדיקה השתמשו החוקרים בסימולציות של שינויים פתאומיים ב־AMOC בשלושה מודלים אקלימיים שונים: CCSM4, MIROC4m ו־COSMOS. הם עקבו אחר תנועת החום בין אגני האוקיינוסים, חילופי האנרגיה בין הים לאטמוספרה ומאזן הקרינה בראש האטמוספרה.
הופעת אותו דפוס בסיסי בשלושת המודלים חיזקה את המסקנה שלפיה עוצמת ה־AMOC משפיעה על מאזן האנרגיה העולמי. עם זאת, זהו מחקר המבוסס בעיקרו על מודלים ועל שחזור אירועים מתקופות הקרח, ולא מדידה ישירה של התגובה העתידית להתחממות הנוכחית.
השפעה המקבילה לכ־25 חלקים למיליון של פחמן דו־חמצני
החוקרים העריכו כי שינויי החום שנלוו לאירועי היחלשות של ה־AMOC בתקופת הקרח היו דומים בעוצמת השפעתם להתחממות שהייתה מתקבלת כיום מתוספת של כ־25 חלקים למיליון לריכוז הפחמן הדו־חמצני באטמוספרה.
לדבריהם, זהו סדר גודל המקביל לכעשר שנים של הגידול בריכוז הפחמן הדו־חמצני הנגרם מפעילות האדם.
אין פירוש הדבר שהיחלשות ה־AMOC מוסיפה פחמן דו־חמצני לאטמוספרה, או שכל היחלשות עתידית תייצר התחממות השקולה בדיוק ל־25 חלקים למיליון. זוהי השוואה שנועדה להמחיש את סדר הגודל של שינוי מאזן האנרגיה שנמצא בסימולציות של אירועי העבר.
התחממות הנגרמת מפליטת גזי חממה נותרת הגורם המרכזי לשינוי האקלים הנוכחי. המחקר מצביע על מנגנון משוב אפשרי נוסף: אותה התחממות צפויה להחליש את ה־AMOC, והיחלשות המערכת עשויה בתורה לאפשר לכדור הארץ לצבור חום נוסף.
היחלשות אינה בהכרח קריסה
המחקר אינו קובע שה־AMOC עומדת לקרוס, ואינו מספק תאריך לקריסה אפשרית. חשוב גם להבחין בין היחלשות הדרגתית, שאותה חוזים מודלים אקלימיים רבים, לבין מעבר פתאומי למצב חלש מאוד או להפסקה כמעט מלאה של חלק מן המערכת.
הערכת ה־IPCC היא שה־AMOC צפויה להיחלש במהלך המאה ה־21. עם זאת, בדוח ההערכה השישי נקבע כי קריסה פתאומית לפני שנת 2100 אינה התוצאה הצפויה במודלים שנבדקו. אי־הוודאות גדלה כאשר מנסים להעריך התפתחויות מעבר לסוף המאה ואת השפעתם של מי הפשרת הקרח מגרינלנד.
המחקר החדש אף מציע כי בעולם חם יותר ה־AMOC עשויה להיות יציבה יותר ביחס למעברים החדים שאפיינו את תקופות הקרח. בסימולציות, אירועי דנסגארד–אושגר הופיעו בעיקר בתנאי אקלים קרחוניים מסוימים, שבהם המערכת התקשתה להגיע לאיזון בין קליטת החום באוקיינוסים לבין איבוד החום בצפון האטלנטי.
לדברי בויזרט, ייתכן אפוא שה־AMOC תיחלש בעקבות שינוי האקלים אך תוכל להתאושש, בלי לעבור בהכרח קריסה בלתי הפיכה. עם זאת, הוא הדגיש כי נדרש מחקר נוסף כדי להבין את יציבות המערכת בעולם חם.
מסקנה זו אינה מבטלת את הסיכונים הכרוכים בהיחלשות. גם בלי קריסה מלאה, שינוי בעוצמת ה־AMOC עלול להשפיע על דפוסי הגשם, סערות, הטמפרטורות באירופה, מפלס הים לאורך החוף המזרחי של ארצות הברית ומערכות אקולוגיות ימיות.
תקופות הקרח אינן העתק של ההווה
החוקרים מזהירים כי השינויים הטבעיים שהתרחשו בתקופות הקרח אינם מקבילה מושלמת להתחממות המהירה הנגרמת כיום מפליטת גזי חממה.
בתקופות הקרח היו יריעות קרח גדולות בהרבה, ריכוזי פחמן דו־חמצני נמוכים יותר ותצורה שונה של קרח ים, רוחות וזרמי אוקיינוס. אירועי העבר מספקים מעבדה טבעית להבנת מנגנוני מערכת האקלים, אך אין להעתיק מהם ישירות את קצב השינוי או את עוצמתו במאה ה־21.
המחקר גם אינו מחליף תצפיות ארוכות טווח באוקיינוס. מדידה ישירה של ה־AMOC מתקיימת רק במשך כמה עשורים, זמן קצר ביחס לתנודות הטבעיות של המערכת. שילוב בין מערכי מדידה, שחזורי אקלים קדום ומודלים משופרים יהיה דרוש כדי לקבוע כיצד תתפתח המערכת בפועל.
החידוש המרכזי במחקר הוא אפוא שינוי נקודת המבט: ה־AMOC אינה רק מסוע המעביר חום בין האזורים הטרופיים לצפון האטלנטי, אלא גם מנגנון המשפיע על יכולתו של כדור הארץ כולו לפלוט אנרגיה לחלל. אם המסקנה תאושר במחקרים נוספים, תחזיות האקלים יצטרכו להביא בחשבון לא רק את ההתקררות האזורית הנגרמת מהיחלשות המערכת, אלא גם את תוספת החום האפשרית במעמקי האוקיינוסים וברמה העולמית.
שאלות ותשובות
מהי מערכת ה־AMOC? מערכת של זרמים באוקיינוס האטלנטי המעבירה מים חמים צפונה סמוך לפני הים ומים קרים וצפופים דרומה בעומק. היא חלק ממערכת המחזור העולמית של האוקיינוסים.
האם ה־AMOC היא זרם הגולף? לא. זרם הגולף הוא אחד מזרמי השטח הקשורים למערכת, אך ה־AMOC רחבה יותר וכוללת גם שקיעת מים בצפון האטלנטי וזרימה עמוקה דרומה.
כיצד היחלשות המערכת יכולה לקרר את אירופה ובכל זאת לחמם את כדור הארץ? פחות חום מגיע לפני הים בצפון האטלנטי ולכן האזור עשוי להתקרר. במקביל, יותר חום נשאר בשאר האוקיינוס ופחות אנרגיה נפלטת מכדור הארץ לחלל.
האם המחקר חוזה קריסה קרובה של ה־AMOC? לא. הוא בוחן את השפעת עוצמת המערכת על מאזן האנרגיה. המודלים מצביעים על היחלשות עתידית אפשרית, אך המחקר אינו קובע שהמערכת תקרוס או מתי הדבר עשוי לקרות.
מקור/מאמר מקורי
- Planetary energy budget during abrupt glacial climate events set by Atlantic Ocean heat valve – Nature Geoscience
- הודעת אוניברסיטת מדינת אורגון
- הסבר של NOAA על מערכת ה־AMOC
עוד בנושא באתר הידען
- זרם אטלנטי מרכזי נחלש כבר כמעט 20 שנה, וההשפעה על מזג האוויר עלולה להיות עולמית
- זרמי העומק באוקיינוס האטלנטי המשיכו לפעול גם בעידן הקרח האחרון
- האם משבר האקלים יכבה את זרם הגולף החזק?
- חם, חם יותר, קפוא: הסיבה המפתיעה ל"עידן הקרח הקטן"
- נקודות מפנה אקלימיות עלולות להביא שינויים בלתי ניתנים לעצירה
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי
