Zemes samērā stabilo klimatu nosaka sarežģīta savstarpēji saistītu procesu sistēma, kurā būtiska nozīme ir Atlantijas meridionālajai apvērses cirkulācijai jeb AMOC. Tā ir plaša okeāna straumju sistēma, kas pārvieto siltumu no tropiskajiem reģioniem uz vēsākiem apgabaliem un palīdz atdzesēt siltākus ūdeņus.

AMOC ietekmē arī barības vielu apriti okeānā, no kuras atkarīgas daudzas jūras sugas. Tomēr cilvēku izraisītās klimata pārmaiņas cirkulāciju vājina. Tas var mainīt temperatūras un nokrišņu režīmus, kas nepieciešami lauksaimniecībai.

Pagātnes klimats atklāj jaunu mehānismu

Starptautiska pētnieku komanda, kuras sastāvā bija arī pētījuma vadošais autors Christo Buizert, pētīja, vai AMOC vājināšanās var sasniegt kritisku slieksni, pēc kura process kļūst pašpastiprinošs un neatgriezenisks. Darbs publicēts žurnālā Nature Geoscience. Pētnieku uzmanību piesaistīja pleistocēna ledus laikmeti, kad AMOC atkārtoti pārgāja no spēcīga stāvokļa uz vāju un otrādi.

Šīs pārmaiņas sakrita ar straujiem klimata notikumiem, ko dēvē par Dansgora–Ešgera jeb D–O notikumiem. Tie īpaši skaidri saglabājušies Grenlandes ledus serdēs. Iepriekš tos bieži skaidroja ar tā dēvēto termālo bipolāro šūpolīti — modeli, kurā AMOC pārnestais siltums vienā polā izraisīja sasilšanu, bet otrā atdzišanu.

Jaunajā pētījumā, apvienojot divu desmitgažu novērojumu un teorētiskos sasniegumus, uzmanība pievērsta okeāna siltuma saturam, jūras ledum un planētas starojuma bilancei — atšķirībai starp saņemto Saules starojumu un enerģiju, ko Zeme izstaro kosmosā.

Pētnieki AMOC salīdzina nevis tikai ar siltuma konveijera lenti, bet ar “okeāna siltuma vārstu”. Viņi izmantoja trīs klimata modeļus, kas ledus laikmeta apstākļos spēja radīt pašuzturošas, spontānas D–O līdzīgas svārstības.

Vājāka cirkulācija var uzkrāt vairāk siltuma

Kad AMOC bija spēcīga, intensīva dziļūdens veidošanās Ziemeļatlantijā ļāva okeānam zaudēt atmosfērai lielu daudzumu siltuma, bet planēta kopumā zaudēja enerģiju kosmosā. Cirkulācijai vājinoties, dziļūdens veidošanās apstājās. Ziemeļatlantija zaudēja mazāk siltuma nekā pārējais okeāns absorbēja, tāpēc siltums uzkrājās okeāna dziļumā un Zeme kopumā ieguva enerģiju.

Tādējādi “vārsts” ir atvērts, kad siltums var aizplūst, bet aizvērts, kad tas uzkrājas okeānā. Šis modelis palīdz izskaidrot arī to, kāpēc Grenlandes ledus serdēs redzamas straujas pārmaiņas, kamēr Antarktīdas ieraksti liecina par lēnākiem procesiem. Pētnieki uzskata, ka abi reģioni nereaģēja vienkārši kā pretēji siltuma pārneses poliem — tie atspoguļoja dažādus globālā okeāna siltuma cikla aspektus.

Vašingtonas Universitātes klimata zinātnieks David Bonan darbu raksturojis, norādot, ka AMOC darbojas kā okeāna siltuma vārsts, kas ar Zemes starojuma bilances palīdzību regulē planētas temperatūru.

Mūsdienu sasilšanas apstākļos vājāka cirkulācija var samazināt dziļūdens veidošanos un palielināt okeānā uzkrātā siltuma daudzumu. Tas nozīmē, ka AMOC vājināšanās nākotnē varētu pastiprināt globālo sasilšanu, “piebremzējot” siltuma aizplūšanu.

Tomēr pētnieki uzsver būtisku ierobežojumu: ledus laikmeta klimats būtiski atšķīrās no mūsdienu klimata. D–O ciklus veicināja milzīgi jūras ledus apjomi, kas palīdzēja AMOC pārslēgties starp dažādiem stāvokļiem. Siltākā nākotnē Ziemeļatlantija varētu būt lielā mērā vai pilnībā brīva no ledus, tādējādi izzūdot mehānismam, kas bija svarīgs senajām svārstībām.

Tāpēc pagātnes klimats nav precīza nākotnes prognoze, taču tas rāda, ka AMOC izmaiņas var ietekmēt ne tikai siltuma sadalījumu, bet arī to, cik daudz siltuma planēta kopumā saglabā. Buizert aicina turpināt pētījumus, lai noskaidrotu, vai nākotnes AMOC var pastāvēt vairāk nekā vienā stabilā stāvoklī. Atbilde var būt izšķiroša, lai atšķirtu pārejošu vājināšanos no neatgriezeniska sabrukuma ar būtiskām sekām sabiedrībai.