Nowe badanie sugeruje, że Prąd Zatokowy był silniejszy podczas ostatniej epoki lodowcowej z powodu silniejszych wiatrów, co wskazuje, że przyszłe zmiany w układzie wiatrów mogą osłabić Prąd Zatokowy, wpływając na klimat w Europie i poziom mórz w Ameryce Północnej. Badania te pogłębiają naszą wiedzę na temat atlantyckiej południkowej cyrkulacji wywrotnej (AMOC) i jej podatności na zmiany klimatyczne. Źródło: SciTechDaily
Silniejsze wiatry podczas ostatniej epoki lodowcowej nasiliły Prąd Zatokowy, wskazując na przyszłe ryzyko związane z chłodniejszą Europą i podnoszeniem się poziomu mórz w wyniku zmian wiatrów wywołanych klimatem.
Naukowcy z UCL odkryli, że Prąd Zatokowy był silniejszy podczas ostatniej epoki lodowcowej, około 20 000 lat temu, z powodu silniejszych wiatrów nad subtropikalnym północnym Atlantykiem. Ich badanie, opublikowane niedawno w Natura, wskazuje, że przyszłe ograniczenie tych wiatrów w wyniku zmiany klimatu może osłabić Prąd Zatokowy. Taka zmiana zmniejszyłaby dopływ tropikalnego ciepła do Europy, potencjalnie chłodząc kontynent i podnosząc poziom mórz w Ameryce Północnej.
Beczka rdzeniowa umieszczona wzdłuż prawej burty R/V Armstrong. Źródło: Christopher Griner © Instytut Oceanograficzny Woods Hole
Historyczne spostrzeżenia na temat dynamiki Prądu Zatokowego
Prąd Zatokowy to prąd powierzchniowy, który płynie wzdłuż wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, a następnie przepływa przez Atlantyk do Europy, niosąc ze sobą ciepłą wodę tropikalną. Woda ta uwalnia ciepło do atmosfery, ogrzewając Europę.
Naukowcy odkryli, że podczas ostatniej epoki lodowcowej, kiedy pokrywy lodowe pokrywały większą część półkuli północnej, silniejsze wiatry w tym regionie spowodowały powstanie silniejszego i głębszego Prądu Zatokowego. Jednak pomimo silniejszego Prądu Zatokowego, ogólnie rzecz biorąc, na planecie było nadal znacznie zimniej niż obecnie.
Zestaw wielordzeniowy na rufie R/V Armstrong. Źródło: Dr Alice Carter-Champion
Rola wiatrów w dynamice Prądu Zatokowego
„Odkryliśmy, że podczas ostatniej epoki lodowcowej Prąd Zatokowy był znacznie silniejszy z powodu silniejszych wiatrów w subtropikalnym północnym Atlantyku. W rezultacie Prąd Zatokowy w dalszym ciągu przemieszczał duże ilości ciepła na północ, mimo że reszta planety była znacznie zimniejsza. Nasza praca podkreśla również potencjalną wrażliwość Prądu Zatokowego na przyszłe zmiany w układzie wiatru. Na przykład, jeśli w przyszłości wiatry będą słabsze, jak wykazano w niedawnym badaniu wykorzystującym modele klimatyczne, może to oznaczać słabszy Prąd Zatokowy i chłodniejszą Europę” – powiedział główny autor dr Jack Wharton (UCL Geography).
Prąd Zatokowy jest także częścią rozległej atlantyckiej południkowej cyrkulacji wywrotnej (AMOC), napędzanej zarówno przez tworzenie się wód głębokich w subpolarnym północnym Atlantyku, gdzie ochłodzenie powoduje gęstnienie i opadanie wód powierzchniowych, jak i przez wiatry. Naukowcy wyrazili już obawy dotyczące tego, w jaki sposób zmiana klimatu może osłabić AMOC, ponieważ topniejąca woda lodowcowa wylewająca się z Grenlandii może zakłócić tworzenie się wód głębinowych, uniemożliwiając dotarcie ciepłej wody tropikalnej do Europy, a tym samym ochłodzenie kontynentu.
Zbliżenie na platformę wielordzeniową na rufie R/V Armstrong. Do zbierania ostatnio zdeponowanych ~50 cm osadów, które obejmują najwyższą warstwę na styku woda/osad, używa się wielokorzeniowców. Źródło: Dr Alice Carter-Champion
Potencjalne konsekwencje zakłóceń AMOC
Łączny efekt osłabienia wiatrów i ograniczenia powstawania głębokich wód może znacznie osłabić Prąd Zatokowy. Jeśli AMOC miałby się załamać – co jest uważane za mało prawdopodobny, ale możliwy scenariusz na przyszłość – temperatury w Europie spadłyby o 10–15 stopni Celsjuszsiejąc spustoszenie w rolnictwie kontynentalnym i wzorcach pogodowych, a zmniejszenie się części Prądu Zatokowego napędzanego wiatrem jeszcze bardziej to zaostrzy.
Współautor, profesor Mark Maslin (Geografia UCL), powiedział: „Nie zawsze wiadomo, w jakim stopniu prądy oceaniczne są odpowiedzialne za przenoszenie ciepła na planecie i kształtowanie naszego klimatu. Paradoksalnie ocieplenie klimatu może spowodować ochłodzenie dużej części Europy poprzez zakłócenie AMOC. Nasze nowe badania pogłębiają tę wiedzę i pokazują, że osłabienie wiatrów napędzających Prąd Zatokowy może ograniczyć cyrkulację ciepła, wywierając dalszy wpływ na kontynent”.
Zbliżenie na długi rdzeń osadu niedawno wydobyty z Kanionu Hudsona na północno-zachodnim Atlantyku. Źródło: Dr Alice Carter-Champion
Złożoność AMOC i interakcje klimatyczne
Chociaż AMOC i tworzące go prądy, w tym Prąd Zatokowy, są czasami określane jako gigantyczny przenośnik taśmowy, niniejsze badanie podkreśla złożoność systemu, w którym każda część prądu może mieć własną, niepowtarzalną reakcję na zmianę klimatu.
Współautor, profesor David Thornalley (Geografia UCL), powiedział: „Zamiast ustalonej metafory przenośnika taśmowego, być może lepiej będzie pomyśleć o AMOC jako o serii wzajemnie połączonych pętli. Istnieje pętla subtropikalna, której częścią jest Prąd Zatokowy, oraz pętla subpolarna, która przenosi ciepło dalej na północ, do Arktyki. Nasze odkrycia pokazują, że podczas ostatniej epoki lodowcowej pętla subtropikalna była silniejsza niż obecnie, podczas gdy uważa się, że pętla subpolarna była słabsza. Dlatego badając antropogeniczną zmianę klimatu i AMOC, musimy wziąć pod uwagę, w jaki sposób te różne części mogą się zmieniać i z jakim wpływem na klimat się wiąże”.
(Od lewej do prawej) Doktor Jack Wharton, dr Alice Carter-Champion i profesor David Thornalley (wszyscy z UCL) badają rdzeń osadu niedawno wydobyty przez wielordzeniowy na pokładzie R/V Armstrong. Źródło: Dr Alice Carter-Champion
Metody badawcze i ustalenia
Aby ocenić siłę prehistorycznego Prądu Zatokowego, naukowcy przeanalizowali skamieniałe pozostałości otwornic – mikroorganizmów żyjących na dnie oceanu – pobrane z rdzeni osadów wydobytych u wybrzeży Karoliny Północnej i Florydy, we współpracy z badaczami z Woods Instytut Oceanograficzny Hole w Massachusetts.
Naukowcy odkryli, że otwornice pobrane z warstw datowanych na ostatnią epokę lodowcową w rdzeniach osadów z różnych miejsc pod Prądem Zatokowym miały sygnatury izotopowe (stosunek tlenu-18 do tlenu-16, który jest kontrolowany przez kombinację temperatury i zasolenia). co wskazywało, że Prąd Zatokowy był dwukrotnie głębszy i płynął dwa razy szybciej w porównaniu z obecnymi.
Odniesienie: „Głębszy i silniejszy wir północnoatlantycki podczas maksimum ostatniego zlodowacenia” autorstwa Jacka H. Whartona, Martina Renoulta, Geoffreya Gebbiego, Lloyda D. Keigwina, Thomasa M. Marchitto, Marka A. Maslina, Delii W. Oppo i Davida JR Thornalleya , 10 lipca 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07655-y
Finansowanie: Badanie to było wspierane przez NERC, Leverhulme Trust, Narodową Fundację Nauki oraz programy badawcze i innowacyjne Unii Europejskiej „Horyzont Europa” i „Horyzont 2020”.
