Einer der dramatischsten Merkmale des jüngsten Klimawandels ist der Rückgang der Arktisches Meereis des Sommers. Die Auswirkungen dieses Sommereisverlustes auf die nordische Gesellschaft, auf Arktische Ökosystemeund das Klima beides örtlich und weiter weit weg, werden bereits gefühlt.

Weniger bekannt sind die dramatischen Veränderungen im Winter Meereis in Regionen wie Grönland und Island Seas, wo die Reduktion in den letzten Jahren seit 30 1900 beispiellos ist, wenn in der Region Eis Beginn der Aufzeichnungen.

In einer Studie, die in Nature Climate Changezeigen wir, dass der Verlust von Meereis in dieser subpolaren Region die Produktion von dichtem Wasser beeinflusst, das den tiefsten Teil des Ozeans bildet Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC). Die AMOC ist eine Ozeanzirkulation, die warmes Wasser aus den Tropen nördlich in den oberen Schichten des Atlantiks mit einem Rückfluss kalten Wassers nach Süden in die Tiefe transportiert. Die Auswirkungen dieser Veränderungen könnten daher ein kühleres Klima in Westeuropa bedeuten.

Der Verlust der Winter Sea Ice

Ein Großteil des dichten Wassers im AMOC wird in der Grönland- und Islandsee durch die Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit aus dem Ozean in die Atmosphäre produziert. Die Wärmeübertragung macht die Oberflächengewässer in diesen Regionen kälter, salziger und dichter, was zu einem Konvektives Umwerfen der Wassersäule. Es dient auch die Atmosphäre in diesem Teil der Welt zu wärmen, was häufig zu einer unverwechselbaren Wolkenformationen in Satellitenbildern der Region gesehen.

Wie viel Wärmeübertragung, oder atmosphärischen Antrieb, auftritt, hängt von der Größe der Luft-See-Temperaturdifferenz und der Oberfläche der Windgeschwindigkeit. Als Ergebnis ist es in der Regel in der Nähe der Meereiskante größte wo kalte und trockene Polarluft zuerst mit den warmen Oberflächenwasser in Berührung kommt.

Die R / V Knorr bei Sturmbedingungen in der Nähe von Island, wo es eine große Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit aus dem Ozean in die Atmosphäre gab. Kjetil Våge

Meereis-Rückzug und Ozean-Konvektion

In unserer Studie zeigen wir, dass der Rückgang des Wintereises zu einer starken Abnahme der ozeanischen Konvektion in der grönländischen und isländischen See geführt hat. Diese Veränderungen erhöhen die Möglichkeit, dass in diesen Regionen weniger Wärme aus dem Ozean in die Atmosphäre übertragen wird, was zu einer schwächeren AMOC führt, was wiederum bedeutet, dass weniger subtropisches Wasser nach Norden gebracht wird und letztendlich eine mögliche Abkühlung Europas.

Zusätzlich zu einer großen atmosphärischen Antrieb, ozeanischen Konvektion tritt typischerweise in Regionen, in denen es eine schwache vertikale Dichtekontrast ist, in der Regel innerhalb eines geschlossenen Meeresströmung als zyklonale gyre bekannt. Dies macht es für die konvektive leichter Umkippen in größere Tiefen im Meer zu verlängern. Bis vor kurzem die gyres in den Grönland und Island Seas, die für die ozeanischen Konvektion vorkonditioniert sind, wurden an der Eiskante in der Nähe und, als Folge, die atmosphärischen Antrieb war groß, was zu tiefen konvektiven Umkippen.

Der Winterrückzug des Meereises hat jedoch die Regionen mit den größten atmosphärischen Kräften von diesen Gyren weg verschoben. Mit anderen Worten, die Regionen, in denen der Antrieb am größten ist, und die Regionen, die für die Konvektion im tiefen Ozean am anfälligsten sind, haben sich auseinander bewegt. Seit den 1970s hat dies zu einer ungefähren 20% Reduzierung der Stärke dieses Forcens oder Wärmetransfers vom Ozean in die Atmosphäre über den Island- und Grönlandsee-Wirbel geführt.

Die R / V Knorr bei Sturmbedingungen in der Nähe von Island, wo es eine große Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit aus dem Ozean in die Atmosphäre gab. Kjetil VågeAuswirkungen auf den Ozean und Europa

Mit einem Ozeanmodell Mischschicht, haben wir die Auswirkungen dieser reduzierte Luftsucht zwingen. In der Grönlandsee zeigen wir, dass die Abnahme der Zwingen in einem fundamentalen Wandel wahrscheinlich es in der Natur der ozeanischen Konvektion führt. Tatsächlich deuten darauf hin, unsere Modellergebnisse einen Wechsel von einem Zustand der Zwischen Tiefe Konvektion zu einer, in dem nur flache Konvektion auftritt.

Da die Grönlandsee viel von der Mitte der Tiefe Wasser bereitstellt, die die nordischen Meere füllt, hat dieser Übergang das Potential, die Temperatur und den Salzgehalt Eigenschaften dieser Meere zu ändern. Im Island Sea zeigen wir, dass eine weitere Verringerung des atmosphärischen Antrieb das Potenzial hat, die lokale ozeanischen Zirkulation zu schwächen, die kürzlich gezeigt wurde, ein Drittel des dichten Wassers die Versorgung tiefer Teil des AMOC.

Beobachtungen, Proxies und Modellsimulationen vermuten, dass kürzlich eine Abschwächung der AMOC stattgefunden hat, und Modelle sagen voraus, dass sich diese Verlangsamung fortsetzen wird. Eine solche Schwächung der AMOC hätte dramatische Auswirkungen auf das Klima des Nordatlantiks und Westeuropas. Insbesondere würde das Volumen des an der Oberfläche transportierten warmen Wassers nach Westeuropa reduziert. Dies würde die Wärmequelle reduzieren, die das Klima der Region mild hält.

Obwohl über die Dynamik der AMOC erhebliche Diskussionen geführt werden, wird als ein Mechanismus für den derzeitigen und vorhergesagten Rückgang eine Auffrischung der Oberflächengewässer vorgeschlagen - zum Beispiel aufgrund von erhöhtem Schmelzwasser aus dem grönländischen Eisschild. Ein niedrigerer Salzgehalt verringert die Dichte des Oberflächenwassers, wodurch es für ozeanische Konvektion schwieriger wird.

Ein großer Teil dieses Süßwasserabflusses kann jedoch über die Ostsee in Richtung Äquator exportiert werden Grenzstromsystem um Grönland herum. Dies begrenzt die direkte Ausbreitung in die Wirbel in der grönländischen und isländischen See, wo ozeanische Konvektion auftritt. Weitere Arbeit ist daher erforderlich, um festzustellen, wie und wo - und zu welchen Zeitpunkten - dieses Süßwasser den Nordatlantik durchdringt.

Unsere Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass andere mögliche Mechanismen für eine Verlangsamung der AMOC in Arbeit sein könnten, wie eine Verringerung des Ausmaßes des atmosphärischen Antriebs, der das konvektive Umwälzen in der grönländischen und isländischen See auslöst. Dieser Prozess würde auch zu einer Verlangsamung der AMOC führen, was wiederum die Erwärmung, die Europa erlebt, verringert. Unsere Ergebnisse bekräftigen die Idee, dass ein warmes Europa einen kalten Nordatlantik braucht, der große Wärme- und Feuchtigkeitsübertragungen vom Ozean in die Atmosphäre ermöglicht. Ein sich erwärmender Nordatlantik mit dem damit verbundenen Rückzug des Wintereises könnte daher durch eine Verlangsamung des AMOC zu einer Abkühlung Europas führen.

Ob diese Transfers weiterhin in die Zukunft abgleiten, ist immer noch eine offene Frage, ebenso wie ihre Auswirkungen auf die AMOC und das europäische Klima.

Über den Autor

Kent Moore ist Professor für Physik an der University of Toronto.
Ian Renfrew ist Professor für Meteorologie an der Universität von East Anglia.
Kjetil Våge ist wissenschaftlicher Mitarbeiter in physikalischer Ozeanographie an der Universität Bergen.
Robert Pickart ist Senior Scientist in Physikalischer Ozeanographie an der Woods Hole Oceanographic Institution.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.