اقیانوس اطلس «دریچه گرمایی» را پنهان کرده است که دمای زمین را کنترل می‌کند — و می‌توان آن را بسته: ScienceAlert

آب و هوای نسبتاً پایدار جهانی ما توسط مجموعه‌ای از عوامل بسیار پیچیده اداره می‌شود که همگی به روش‌های پویا و متغیر با یکدیگر در تعامل هستند – اما چند بازیگر کلیدی واقعاً بزرگ در این سیستم وجود دارد.

گردش واژگونی نصف النهار اقیانوس اطلس (AMOC) یکی از آنهاست.

این سیستم از جریان های اقیانوسی گرما را از مناطق گرمسیری به مکان های سردتر توزیع می کند و آب های گرمتر را خنک می کند (برای حیات دریایی حساس مانند مرجان ها مهم است).

مواد مغذی که گونه‌های اقیانوسی به آن‌ها تکیه می‌کنند نیز روی این نوار نقاله غول‌پیکر و عمدتاً نامرئی در زیر امواج رانده می‌شوند.

AMOC در حال حاضر به دلیل تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان در حال ضعیف شدن است، که می تواند عواقب بزرگی داشته باشد، تغییر دما و الگوهای بارندگی که مردم برای پرورش غذا به آن تکیه می کنند.

بنابراین منطقی است که محققان بخواهند بفهمند که چه زمانی و چگونه، همانطور که کریستو بیزرت، نویسنده اصلی در یک جلسه توجیهی تحقیقاتی می‌نویسد، “آستانه بحرانی که فراتر از آن تضعیف AMOC خود تقویت‌کننده و غیرقابل برگشت می‌شود.”

این تمرکز تحقیقات یک تیم واقعا بین المللی بود علوم زمین طبیعت این شامل Buizert نیز می شود.

(یادداشت جانبی جالب: Buizert تشویق شد که این کار را پس از صحبت در مورد فوندو پنیر در جلسه ای در سوئیس به مجله ارسال کند. بار دیگر ثابت کرد که دادن غذای رایگان خوشمزه به دانشمندان همیشه یک سرمایه گذاری عاقلانه است.)

نگاه کردن به گذشته ممکن است پاسخ‌هایی داشته باشد: در طول دوره یخبندان پلیستوسن، AMOC مکرراً بین حالت‌های قوی و ضعیف تغییر می‌کرد.

این تغییرات مربوط به رویدادهای آب و هوایی ناگهانی معروف به Dansgaard-Oeschger یا D-O است، رویدادهایی که به طور مشخص در هسته های یخی گرینلند ثبت شده اند.

توضیح مرسوم برای این رویدادهای D-O چیزی است که محققان آن را “نوسان دوقطبی حرارتی” می نامند. این نوسان آب و هوایی مدلی بود که به نظر می‌رسید توضیح می‌داد که چگونه انتقال حرارت مبتنی بر AMOC باعث گرم شدن در یک قطب و سرد شدن در قطب دیگر می‌شود.

با در نظر گرفتن دیدگاهی جدید، محققان به توضیح دیگری رسیدند که شامل «ترکیب دو دهه مشاهدات و پیشرفت‌های نظری در درک نقش حیاتی محتوای گرمای اقیانوس (OHC)، یخ دریا، و تعادل تشعشعات سیاره‌ای (تفاوت بین تشعشعات خورشیدی ورودی و تشعشعات خروجی ساطع شده از زمین) بود.

به جای اینکه AMOC در درجه اول به عنوان یک تسمه نقاله که گرما را از یک نیمکره به نیمکره دیگر حمل می کند فکر کنند، محققان پیشنهاد می کنند که بیشتر شبیه یک “دریچه حرارتی اقیانوس” فکر کنند.

محققان سه مدل اقلیمی را اجرا کردند که قادر به تولید نوسانات آب و هوایی خودبخودی مانند D-O در شرایط یخبندان بود.

آنها دریافتند که زمانی که AMOC قوی بود، همرفت عمیق عمیق در اقیانوس اطلس شمالی به اقیانوس اجازه داد تا مقادیر زیادی گرما را به جو از دست بدهد. این سیاره نیز انرژی خود را در فضا از دست داد.

وقتی AMOC ضعیف شد، همرفت عمیق خاموش شد. اقیانوس اطلس شمالی گرمای کمتری نسبت به جذب بقیه اقیانوس از دست داد، بنابراین گرما در داخل اقیانوس انباشته شد. سیاره به طور کلی انرژی به دست آورد.

به عبارت دیگر، AMOC کمتر مانند یک انتقال دهنده گرما ساده عمل می کند که گرما را از یک مکان به مکان دیگر منتقل می کند، و بیشتر شبیه دریچه ای است که کنترل می کند آیا گرما می تواند از اقیانوس خارج شود یا خیر.

وقتی دریچه باز شد، گرما خارج شد. وقتی بسته شد، گرما ایجاد شد.

این مدل دریچه حرارتی همچنین به توضیح یک معمای طولانی مدت در سوابق مختلف هسته یخی کمک می کند که تغییرات سریع در گرینلند و تغییرات آهسته تر در قطب جنوب را در دوره های زمانی مشابه نشان می دهد.

این مدل فلپ حرارتی جدید نشان می‌دهد که این به دلیل تغییرات سریع در از دست دادن گرما در اقیانوس اطلس شمالی و تغییرات آهسته‌تر در مقدار گرمای ذخیره شده در سراسر اقیانوس است، همانطور که در رکورد قطب جنوب منعکس شده است.

به جای اینکه این دو قطب به سادگی با دو طرف مقابل یک الاکلنگ انتقال حرارت بازی کنند، محققان استدلال می کنند که هر دو به جنبه های مختلف چرخه گرمای اقیانوسی جفت شده جهانی پاسخ می دهند.

دیوید بونان، دانشمند آب و هوا در دانشگاه واشنگتن، که بررسی تخصصی این کار را ارائه کرد، نوشت: AMOC به عنوان یک دریچه گرمایی اقیانوس عمل می کند و دمای سیاره را از طریق تعادل تشعشع زمین تنظیم می کند.

بنابراین در این مدل دریچه چه اتفاقی می افتد وقتی که در جهان گرمایش امروز اعمال شود؟

همانطور که تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان باعث تغییر اقیانوس می شود، گردش خون ضعیف تر می تواند همرفت عمیق را کاهش دهد و مقدار گرمای ذخیره شده در اقیانوس را افزایش دهد. بنابراین محققان به این نتیجه رسیدند که تضعیف AMOC در آینده ممکن است با “خاموش کردن” دریچه حرارتی اقیانوس، گرمایش سیاره را تقویت کند.

محققان اشاره می کنند که مدل آنها یک ستاره مهم دریافت می کند:

سیستم آب و هوایی عصر یخبندان با امروز بسیار متفاوت بود. چرخه‌های D–O در شرایط یخبندان رخ می‌دهند که مقادیر زیادی یخ دریا به ایجاد حلقه بازخوردی کمک می‌کند که به AMOC اجازه می‌دهد بین حالت‌ها جابجا شود. در آینده‌ای گرم‌تر، اقیانوس اطلس شمالی می‌تواند تا حد زیادی یا کاملاً عاری از یخ باشد و مکانیسمی را که در این نوسانات باستانی مرکزی بود حذف کند.

مرتبط: یک جریان بزرگ اقیانوسی در آستانه فروپاشی است. دانشمندان می گویند این اثر می تواند تا کالیفرنیا برسد

بنابراین گذشته گوی کریستالی برای آینده AMOC فراهم نمی کند. اما چیزی تقریباً به همان اندازه مفید ارائه می دهد: یک آزمایش طبیعی که نشان می دهد تغییرات در این گردش می تواند نه تنها بر جایی که گرما می رود، بلکه بر میزان گرمایی که سیاره به طور کلی حفظ می کند تأثیر بگذارد.

Buizert خواهان تحقیقات بیشتر در این زمینه است زیرا همانطور که او می نویسد، “تفصیل اینکه آیا AMOC آینده بیش از یک حالت ثابت دارد یک هدف تحقیقاتی مهم است زیرا می تواند تفاوت بین یک تضعیف گذرا و یک فروپاشی غیرقابل برگشت با پیامدهای اجتماعی عمیق باشد.”

این مطالعه در منتشر شد علوم زمین طبیعت.