Lehetséges-e, hogy a Föld klímáját jelentősen befolyásoló atlanti-óceáni áramlási rendszer leálljon?

Az AMOC - a Déli-óceánok átbukó cirkulációjával (angol rövidítéssel PMOC) együtt - része az úgynevezett globális termohalin cirkulációnak. Az AMOC magában foglalja a felszínen és nagy mélységekben található atlanti áramlatokat, amelyeket a szelek és az óceáni átkeveredés, valamint a hőmérséklet és a sótartalom változásai hajtanak. Az AMOC részeként a szél által hajtott felszíni áramlatok (például a Golf-áramlat) sósabb vizei az Atlanti-óceán egyenlítői részéről a sarkok felé haladnak, útközben lehűlnek, sűrűségük megnő, és végül a mélybe süllyednek a magasabb szélességi körökön található ún. mélyvíz-formálódási régiókban (1. ábra).

Míg a mélyben rejtőző tengervíz jelentős része a Déli-óceánokban tör a felszínre, a legrégebbi vizek, amelyek körülbelül 1000 évig utaztak, a Csendes-óceán északi területein bukkannak fel. Ezt a komplex rendszert az antarktiszi cirkumpoláris áramlás (angol rövidítéssel ACC) fűzi össze, biztosítva a vizek folyamatos mozgását és keveredését.

A feláramlási területeken rendkívül aktív hőmérséklet-, oldott oxigén-, szén- és tápanyagcsere folyik, ami elengedhetetlen az óceánok ökoszisztémájának működéséhez. Ezek a régiók kulcsszerepet játszanak a szén-dioxid megkötésében, és alapvető jelentőségűek a globális klímarendszer szempontjából is.

Ez különösen szembetűnő, ha figyelembe vesszük az AMOC (Atlanti Meridionális Forgási Áramlat) által közvetített, 17-18 Sverdrup (Sv, azaz 106 m3/s) vízáramlás és körülbelül 1,3 petawatt (PW, azaz 10^15 W) hőenergia transzportját. Összehasonlításképpen: a Föld legnagyobb folyója, az Amazonas, mindössze 0,2 Sv vízmennyiséget szállít.

A forró egyenlítői vidékek hőmérséklete a pólusok irányába áramlik, és ennek a folyamatnak a zöme a légkör keringésének köszönhető. Emellett a meleg tengeri áramlatok is jelentős hatással vannak ebben a hőeloszlásban.

Az Atlanti-óceán hőmérsékleti viszonyait nagymértékben befolyásolja a Golf-áramlat, amelynek északnyugati ága, az észak-atlanti-áramlat, kulcsszerepet játszik Északnyugat-Európa éghajlatának formálásában. E két áramlat kölcsönhatása következtében a térség időjárási mintázatai és hőmérsékleti viszonyai jelentősen eltérnek más területekétől, így hozzájárulva a különleges éghajlati jelenségekhez.

Az AMOC ezen felül jelentős szerepet tölt be a szén-dioxid-elnyelésben is. A feláramlási zónákban nagy mennyiségű tápanyagot juttat a felszíni vizekbe, elősegítve a fitoplankton növekedését, és ezáltal növelve a tengeri elsődleges produkciót. A feláramló víz alacsony koncentrációjú oldott szén-dioxidot tartalmaz, mivel ez a tengervíz viszonylag idős (általában 200-400 éves vagy még idősebb), és nem volt kitéve az antropogén eredetű légköri szén-dioxid-növekedésnek. Emiatt ez a tengervíz nagyobb mennyiségű szén-dioxidot köt meg, mint a telítettebb felszíni vizek. Míg a Déli-óceán globális értelemben messze a legerősebb óceáni szén-dioxid-elnyelő, addig az Észak-Atlanti-óceán az északi félteke legnagyobb szén-dioxid-elnyelője.

Az AMOC, vagyis az Atlanti Meridionális Okeáni Cirkuláció, a geológiai múlt során nem mindig volt jelen, és a Föld történetének utolsó 150-200 millió évében az északi féltekén a cirkulációs mintázatok jelentős változásokon mentek keresztül. A júra időszakban a Csendes-óceán északi régiójában alakult ki ez a fajta áramlás, amely azóta is létezik. A paleoklimatikus kutatások arra utalnak, hogy körülbelül 34 millió évvel ezelőtt, az eocén-oligocén átmenet idején a cirkuláció iránya megváltozott, és az Atlanti-óceán felé terelődött, miután a sarkvidéki és az Atlanti-óceán közötti átjáró bezárult. A miocén időszak (kb. 23-5 millió évvel ezelőtt) során a tengeráramlatok struktúrája kezdett a mai formához hasonlítani, amelyet számos tektonikai esemény, például óceáni átjárók nyitása és zárása befolyásolt. A miocén korai fázisának sajátos jellemzői, mint a mélyebb Panama-csatorna és az alacsonyabb hegyvonulatok, például a Tibeti-fennsík és a Sziklás-hegység, hozzájárultak ahhoz, hogy a mély cirkuláció inkább a Csendes-óceánban domináljon, mint az Atlanti-óceánban. Paleoklíma modellek szerint ebben az időszakban a Déli-óceán mélytengeri áramlásai hasonlóak voltak a maihoz, míg az Atlanti-óceán északi része gyengébb áramlási viszonyokat mutatott.

Az ezt követő pliocén időszakban, amely körülbelül 5-2,5 millió évvel ezelőtt zajlott, a globális áramlási rendszerek dinamikája változó tendenciákat mutatott: az Atlanti-óceáni Meridionális Overturning Circulation (AMOC) némileg gyengült, míg a Pácifikus Meridionális Overturning Circulation (PMOC) erősebbé vált az iparosodás előtti állapotokhoz képest. A geológiai időskála "közelmúltjában", a pleisztocén első szakaszában, a kutatások alapján egy intenzívebb AMOC figyelhető meg, azonban az utolsó mintegy egymillió év glaciális periódusai a csökkentett AMOC aktivitására utalnak. Ezen a ponton érkezünk el a földtörténet egyik legérdekesebb fejezetéhez, amely a jelenlegi klímaváltozás AMOC-ra gyakorolt hatásainak feltárása szempontjából kiemelkedő jelentőséggel bír.

Az AMOC, vagyis az Atlanti Mérsékelt Öv Keringési Rendszere dinamikus működése szorosan összefonódik a különböző hőmérsékletű és sótartalmú óceáni vízrétegek kölcsönhatásaival. Ez a rendszer nem statikus, hanem folyamatosan kisebb ciklikus változásokon és jelentősebb, hosszú távú eltolódásokon megy keresztül, amelyek külső hatásokra reagálva alakulnak. Az utolsó eljegesedés időszakában, amely 115.000 és 11.700 évvel ezelőtt zajlott, számos ilyen eltolódás történt. Ekkor összesen 25 hirtelen hőmérséklet-ingadozás rázta meg a féltekéket, amelyeket a tudomány Dansgaard-Oeschger (D-O) eseményeként ismer. Ezek az események különösen figyelemre méltóak, mivel Grönlandon és az észak-atlanti térségben évtizedek alatt 8-15 °C-os gyors felmelegedések következtek be, és mindeközben a Déli-óceánon jelentős lehűlések figyelhetők meg.

Ez a jelenség összefügg azzal, hogy a megerősödött AMOC (Atlanti Meridionális Overturning Circulation) képes volt több hőt átszállítani az egyik féltekéről a másikra, tehát a hő elosztása a féltekék között megváltozott. Az északi féltekén tapasztalt jelentős felmelegedést így kompenzálta a déli féltekén zajló lehűlés, ami miatt a globális hőmérséklet alig változott. Ugyanakkor az északi félteke felmelegedése széleskörű jégtakaró-olvadást eredményezett, amely következtében az óceán vize édesebbé vált. Ez a változás gyengítette a cirkulációt és megakadályozta a D-O (Dansgaard-Oeschger) felmelegedést. A gyengébb AMOC ezt követően csökkentette a poláris irányba irányuló hőszállítást, ami egy hosszú távú lehűléshez (stadiálishoz) vezetett, egyre növekvő jégtakarókkal és tengeri jéggel. Bizonyos stadiálisok során a Laurentiai-jégtakaró instabilitás jeleit mutatta, ami hatalmas jéghegy-leszakadási eseményeket idézett elő; ezeket Heinrich-eseményeknek hívjuk, és ezek ismét az AMOC gyengüléséhez és leállásához vezettek.

Korábbi kutatások alapján a jégkorszakok során az Atlanti Meridionális Overturning Circulation (AMOC) három különböző működési módban létezett: interstadialis (felmelegedési), stadialis (lehűlési) és Heinrich-módban. Ezek a módok a folyamatok intenzitását tekintve a következőképpen csoportosíthatók: erős, gyenge és teljes leállás. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy az "édesvíz-kényszer" és az AMOC erőssége közötti kapcsolat szoros összefüggésben áll az éghajlat és az óceáni környezet állapotával.

Az AMOC (Atlanti Meridionális Örvényáram) a holocén időszak során, amely körülbelül 11.700 éve tart, viszonylag kisebb változásokat mutatott. Különösen figyelemre méltó, hogy 9,2-8 ezer évvel ezelőtt egy gyengülési periódus figyelhető meg, amely egybeesett az észak-atlanti olvadékvíz beáramlásának növekedésével. Ezt követően, 6,5 ezer évvel ezelőtt az AMOC stabilitása helyreállt, és visszatért az iparosodás előtti szintjére, amely körülbelül 18 Sv-nak felel meg.

Bárhogyan is nézzük, az AMOC (Atlanti Meridionális Keringési Rendszer) korábbi állapotváltozásai értékes tanulságokat kínálnak számunkra a jövőbeli események előrejelzéséhez.

Az éghajlatváltozás hatása az AMOC-ra (Atlanti Meridionális Forgási Áramlás) sokrétű, hiszen egyrészt a felszíni vizek hőmérséklete emelkedik, másrészt a sótartalom is csökken. Ezt elsősorban a Grönlandról érkező olvadékvíz nagy mennyisége, amely édesvíz formájában keveredik a tengervizekkel, valamint az Atlanti-óceán északi részén tapasztalható csapadéknövekedés okozza. Az ilyen változások pedig alapvetően befolyásolják az áramlás dinamikáját és a globális éghajlati rendszert.

Mindkét hatás fokozza a felszíni és a mélyebb óceáni rétegek közötti eltérést, ami bonyolítja a cirkulációt létrehozó fel- és leáramlásokat.

Ahogy a fenti összefoglaló is tükrözi, az AMOC múltbeli viselkedését geológiai adatok és modellezési eredmények segítségével elemezhetjük. Jelenlegi működésének megbízhatóbb adatai viszont a RAPID mérőhálózat és az Argo-flotta műszereinek köszönhetően állnak rendelkezésünkre. Ezek a mérések 2004 óta folyamatosan gyűlnek (lásd 2. ábra), és már körülbelül 20 évnyi adat igazolja, hogy az AMOC működését jelentős éves és évtizedes ingadozások jellemzik. Például a februári minimum (5-10 Sv) és a nyár végi, szeptemberi maximum (25-30 Sv) között jelentős fluktuációk figyelhetők meg. Az időszak 2004-2012 között a gyengülés időszaka volt, de ezt követően kismértékben erősödni látszott, mostanra viszont ismét egy gyengülő tendencia jeleit mutatja.

Amikor a teljes megfigyelési időszakot (2004-2023) elemezzük, egyértelműen észlelhető az AMOC (Atlanti Meridionális Övfokozat) gyengülése, amely körülbelül 1 Sv/évtized sebességgel zajlik. Azonban fontos megjegyezni, hogy a rendelkezésre álló megfigyelési adatok az éghajlati időskálákhoz viszonyítva még mindig viszonylag rövidek. Ennek következtében jelenleg nem tudjuk biztosan megállapítani, hogy az AMOC valóban az antropogén hatások következtében kezdett-e el gyengülni, ahogyan azt egyes éghajlati modellek és proxy-alapú rekonstrukciók sugallják, vagy csupán egy több évtizedes természetes variabilitás része.

Az elmúlt évek során intenzív diskurzusok zajlottak az AMOC (Atlanti Meridionális Forgási Áramlat) jövőjéről, különös figyelmet fordítva annak esetleges leállására. Statisztikai modellek elemzése alapján felvetődött, hogy az AMOC egy kritikus átalakulás küszöbén állhat, amely jelentős következményekkel járhat a globális éghajlatra. Ezenfelül egyes kutatók a tengerfelszíni hőmérsékletadatok vizsgálatával, szintén statisztikai megközelítések révén, arra a megállapításra jutottak, hogy az átfordulási pont 2065 körüli időszakban következhet be, a legkorábban várható átbillenési időpontot pedig 2037-re teszik.

Bár a módszertan maga is vitatható, a már említett megfigyelések az AMOC kapcsán arra utalnak, hogy...

A jelenlegi AMOC-trendek valószínűsége arra utal, hogy a közeljövőben, 2040 és 2060 között nem várható olyan küszöbértékek elérése, amelyek az átfordulást eredményeznék.

Amennyiben ez a szélsőséges forgatókönyv mégis valósággá válik, az évtized végére a RAPID hálózat műszeres adatai alapján nyilvánvalóvá válna a hatása.

A grönlandi jégtakaró gyors ütemű olvadása aggasztó folyamat, amelyből származó olvadékvíz-beáramlások – ahogy a korábbi geológiai adatok is jelzik – komoly következményekkel járhatnak az Atlanti Meridionális Overturning Circulation (AMOC) szempontjából. Jelenleg azonban úgy tűnik, hogy az eddig megfigyelt édesvíz-anomáliák nem gyakoroltak jelentős hatást az AMOC működésére. Valószínű, hogy az AMOC sokkal ellenállóbb ezekkel a hatásokkal szemben, mint ahogyan azt korábban feltételezték. Ezt a megállapítást egy 2024-es kutatás is alátámasztja, amely az utolsó glaciális időszakban bekövetkezett jéghegy-leválási eseményeket vizsgálta, különös figyelmet fordítva a Heinrich-eseményekre, amelyek valóban drámai módon befolyásolták az óceáni áramlatokat.

A kutatók felfedezték, hogy a jelenlegi grönlandi jégtakaró jéghegy-leválásának üteme párhuzamba állítható az úgynevezett Heinrich-események idején tapasztaltakkal. Azonban, mivel a globális felmelegedés hatására a grönlandi jégtakaró fokozatosan visszahúzódik a partvonalaktól, ahol a jéghegyek kialakulnak,

A jéghegyek leválásának folyamata nem tart olyan hosszú ideig, hogy önállóan számottevő zűrzavart idézzen elő az Atlanti-óceán áramlásában.

Az AMOC, vagyis az Atlanti-óceáni Meridionális Overturning Circulation közelmúltbeli "viselkedésének" értékelése során korábban a tengervíz felszíni hőmérséklet-anomáliákra támaszkodtunk, ám a legfrissebb kutatások arra utalnak, hogy ezek az anomáliák nem adnak teljes képet az AMOC működéséről. Ezzel szemben a légkör és az óceán közötti hőfluxus-anomáliák évtizedes távlatban szorosabb összefüggésben állnak az AMOC anomáliáival. Az eddigi elemzések alapján úgy tűnik, hogy az AMOC 1963 és 2017 között nem mutatott gyengülést. Ha bebizonyosodik, hogy az AMOC működése szorosabb kapcsolatban áll a szélviszonyokkal, mint azt eddig gondoltuk, akkor valószínűbb, hogy ellenáll a lehetséges összeomlásnak. Egy idei tanulmány hangsúlyozza, hogy a Déli-óceánban tapasztalható, szél által generált óceáni feláramlás még a magasabb üvegházgáz-koncentrációk és a globális felmelegedés mellett is képes fenntartani a gyengült AMOC-ot, így annak összeomlása a jelen század során valószínűtlennek tűnik.

Összegzésként elmondható, hogy a jelenlegi helyzet alapján a legvalószínűbb kimenetel az, hogy...

A globális felmelegedés következtében az Atlanti-óceáni Meridionális Összekapcsolt Áramlás (AMOC) várhatóan lassulni fog a következő évtizedek folyamán. Egyes előrejelzések szerint ennek mértéke a század végére akár 20-40%-ot is elérhet. Fontos azonban megjegyezni, hogy az AMOC összeomlásának valószínűsége 2050-ig rendkívül alacsony.

Fontos azonban megjegyezni, hogy a legújabb CIMP6 modellek szerint a mély konvekció (a hőmérséklet- és sűrűségkülönbség miatt kialakuló leáramlás) és az AMOC lassulása, illetve esetleges leállása erősen függ az üvegházgáz-kibocsátásoktól, így ennek korlátozása kulcsfontosságú a jövő szempontjából.