فروپاشی AMOC فاجعه بار خواهد بود. چگونه متوجه خواهیم شد که چه زمانی می آید؟

در یک غروب آفتابی ماه ژوئیه، یک کشتی تحقیقاتی به نام سر دیوید آتنبرو در نزدیکی یخچال طبیعی سورگنفری در جنوب شرقی گرینلند مشغول کار بود که دیواری به طول یک کیلومتر از یخ های سنگی و برآمده به درون آبدره فرو ریخت. دانشمندان روی عرشه در سکوتی حیرت‌انگیز تماشا کردند که تخمین زده می‌شود 18 میلیون تن یخ به آرامی بر روی آن چرخید و توده‌های گسترده‌ای از اسپری را فرستاد.

زایش کوه یخ در این مقیاس زمانی نسبتا نادر بود - اما در سال های اخیر با گرم شدن زمین این امر عادی شده است. و این شتاب می تواند تأثیرات فاجعه باری داشته باشد که فراتر از گرینلند است. این در حال تضعیف سیستم جریان های اقیانوسی در اقیانوس اطلس شمالی است که برای جوامع در اروپا و سراسر جهان حیاتی است. اگر چرخه واژگونی نصف النهار اقیانوس اطلس (AMOC) تعطیل شود، این قاره وارد زمستان های «عصر یخبندان» با خشکسالی های طولانی در تمام طول سال می شود و کشاورزی تقریبا غیرممکن می شود.

با این حال، آیا AMOC واقعا شکست خواهد خورد، چه زمانی ممکن است اتفاق بیفتد و با چه سرعتی - همه این نکات بسیار نامشخص باقی می‌مانند. و به همین دلیل، تهدید در ذهن سیاستگذاران بسیار دور باقی می ماند. به همین دلیل است که اکنون یک طرح 81 میلیون پوندی برای ساختن یک سیستم هشدار اولیه در دست اجرا است که می تواند بشریت را در صورت نزدیک شدن به نقطه اوج خطرناک AMOC آگاه کند.

داده هایی که اکنون توسط کشتی تحقیقاتی Attenborough جمع آوری می شود، هسته اصلی این طرح است. پاول هالند، دانشمند اقیانوس شناسی در بررسی قطب جنوب بریتانیا (BAS) در حالی که چند هفته قبل از بندر هارویچ در بریتانیا حرکت می کرد، گفت: «ممکن است ما متعهد به قرن ها تغییر باشیم بدون اینکه بدانیم. ما ممکن است بدون اینکه متوجه باشیم از این نقاط اوج می گذریم.

بنابراین چقدر باید نگران فروپاشی AMOC باشیم، برای ساختن یک سیستم هشدار زودهنگام چه چیزی لازم است، و آیا زنگ خطر دولت ها را متقاعد می کند که از نقطه بی بازگشت عقب نشینی کنند - یا حداقل برای عواقب آن آماده شوند؟

AMOC یک سیستم جریان گسترده ای است که در اقیانوس بین آمریکای شمالی و اروپا در گردش است که توسط دما و شوری هدایت می شود. در اطراف خلیج مکزیک، خورشید خشن اقیانوس را گرم می کند و تبخیر را هدایت می کند. آب گرم و شور حاصل به سمت دریاهای بین گرینلند و بریتانیا در بخشی از AMOC به نام گلف استریم جریان دارد. همانطور که چرخش به سمت شمال می رود، جو آب شور را خنک می کند، به طوری که متراکم تر می شود و مانند آبشار زیرسطحی به سمت کف اقیانوس آبشاری می کند. از آنجا، آب به سمت جنوب در امتداد بستر دریا به سمت قاره آمریکا جریان می یابد.

برای جایگزینی آب غرق شده در اقیانوس اطلس شمالی، آب گرم بیشتری باید از خلیج مکزیک سرازیر شود و گردش خون را تامین کند.

AMOC بخش مهمی از یک تسمه نقاله موج دار اما به خوبی تثبیت شده از جریان های اقیانوسی است که در سراسر جهان جریان دارد. پیمایش کل کمربند یک "بسته" معمولی (حدود 1 متر مکعب) آب در حدود 1000 سال طول می کشد.

کشتی تحقیقاتی Sir David Attenborough ذوب یخچال های طبیعی در آبدره های گرینلند را رصد می کند.

مانند بقیه این تسمه نقاله، AMOC که بین آمریکای شمالی و اروپا در گردش است، توسط دما و شوری هدایت می شود. در اطراف خلیج مکزیک، خورشید خشن اقیانوس را گرم می کند و تبخیر را هدایت می کند. آب گرم و شور حاصل به سمت دریاهای بین گرینلند و بریتانیا در بخشی از AMOC به نام گلف استریم جریان دارد. همانطور که چرخش به سمت شمال می رود، جو آب شور را خنک می کند، به طوری که متراکم تر می شود و مانند آبشار زیرسطحی به سمت کف اقیانوس آبشاری می کند. از آنجا، آب به سمت جنوب در امتداد بستر دریا به سمت قاره آمریکا جریان می یابد.

برای جایگزینی آب غرق شده در اقیانوس اطلس شمالی، آب گرم بیشتری باید از خلیج مکزیک سرازیر شود و گردش خون را تامین کند.

بدون AMOC، مدل ها پیش بینی می کنند که یخ دریا دریای شمال را تا نورفولک در بریتانیا و فریزلند در هلند می پوشاند. لندن میانگین دمای زمستانی 2 درجه سانتیگراد (36 درجه فارنهایت) و سرمای 20- درجه سانتیگراد (4- درجه فارنهایت) را تجربه خواهد کرد. سرمای مشابهی در آمستردام، بروکسل، دوبلین و پاریس فرود آمد. اسلو حداقل هر 10 سال یکبار شاهد یخ زدگی های عمیق 48- درجه سانتیگراد (-54 درجه فارنهایت) یا کمتر خواهد بود.

تیم لنتون، دانشمند سیستم زمین از دانشگاه اکستر، بریتانیا، می گوید: «زمستان مانند عصر یخبندان است و در اسکاتلند، نیمی از سال در عصر یخبندان است.

با این حال، این گردش حیاتی همچنین بخشی از تسمه نقاله جهانی است که به احتمال زیاد در دهه ها یا قرن های آینده به دلیل تغییرات آب و هوایی کند می شود یا به طور کامل خاموش می شود. این امکان برای اولین بار در مقاله ای در سال 1987 توسط ژئوشیمیدان والاس بروکر در دانشگاه کلمبیا در نیویورک پیشنهاد شد. او نوشت که نوسانات در آب و هوای زمین همیشه تدریجی نیست و «گرمایش جهانی» ساخته‌ی انسان - اصطلاحی که او آن را رایج کرد - می‌تواند بازخوردهایی را که به AMOC دامن می‌زند مختل کند.

در آن زمان، شواهدی در حال افزایش بود مبنی بر اینکه AMOC در گذشته به دلیل تغییرات طبیعی دمای سیاره تعطیل شده بود. حدود 12900 سال پیش، زمانی که آخرین دوره یخبندان در حال پایان یافتن بود، نیمکره شمالی به طور ناگهانی به مدت 1300 سال به شرایط نزدیک به یخبندان بازگشت - دوره ای به نام Dryas جوان، پس از یک گل قطبی که در آن زمان در اروپا پخش شد. مدت کوتاهی پس از انتشار مقاله بروکر، ژئوشیمی‌دانانی که ترکیب پوسته‌های محبوس شده در رسوبات دریایی را مطالعه می‌کردند، دریافتند که AMOC آب سطحی کمتری را در طول دوران جوانی درایاس به کف دریا می‌فرستد.

بروکر و دیگران استدلال کردند که ذوب شدن یک صفحه یخی بر فراز آمریکای شمالی، آب شیرین را به اقیانوس اطلس شمالی تزریق کرده است، آب شوری را که از طریق گلف استریم می رسد رقیق می کند و آبشار آن را به سمت کف دریا کند می کند. او در آن زمان نوشت: "ما رولت روسی را با آب و هوا بازی می کنیم."

امروز، فرآیند مشابهی ممکن است دوباره اتفاق بیفتد، تنها با آب شیرین از گرینلند. کلی هوگان، ژئوفیزیکدان دریایی، که بخشی از مأموریت BAS است، می گوید: "200 آبدره در اطراف گرینلند وجود دارد... که کوه های یخ را پمپاژ می کنند و آب ذوب را پنج برابر سریعتر از 30 سال پیش بیرون می ریزند."

گل‌های خشک سفید که به نام آون‌های کوهستانی نیز شناخته می‌شوند، برای رشد در محیط‌های یخبندان سازگار هستند

از سال 2004، حسگرهای اندازه گیری جریان آب در سراسر اقیانوس اطلس به عنوان بخشی از برنامه تغییر آب و هوای سریع لنگر انداخته اند. اگرچه نشانه‌های اولیه‌ای مبنی بر ضعیف شدن AMOC پیدا کرده است، چند دهه دیگر جمع‌آوری داده‌ها طول می‌کشد تا این موضوع تأیید شود. در کنار این نظارت، تجزیه و تحلیل چگونگی تغییر دمای سطح اقیانوس اطلس به این نتیجه رسید که AMOC از سال 1950 15 درصد کاهش یافته است.

و ظهور یک "لکه سرد" در اقیانوس اطلس شمالی - تنها بخشی از سطح زمین که در 150 سال گذشته سرد شده است - نشان می دهد که AMOC آب گرم کمتری نسبت به قبل به این منطقه می رساند.

اینها فال نیک نیست با این حال، مدل‌های اقلیمی هنوز از نظر اینکه چقدر زود AMOC به نقطه اوج می‌رسد و مدت کوتاهی پس از آن تعطیل می‌شود، بسیار متفاوت است. به عنوان مثال، در ماه ژوئن، یک مطالعه نشان داد که احتمال 10 تا 20 درصد وجود دارد که AMOC قبلا از نقطه بی بازگشت عبور کرده است، در این صورت ممکن است به زودی در سال 2060 سقوط کند. اما تحقیقات دیگر در سال جاری نشان داد که AMOC تنها به تدریج ضعیف می شود یا اگر بشریت کربن را با سرعت کمتری منتشر کند، اصلا نخواهد بود.

ایجاد یک سیستم هشدار اولیه

آژانس تحقیقات و اختراعات پیشرفته (ARIA)، یک آژانس علمی تحت حمایت دولت بریتانیا، در حال ایجاد یک سیستم هشدار اولیه برای بهبود این پیش‌بینی‌ها و به‌روزرسانی آن‌ها تقریبا در زمان واقعی است - نه اینکه سال‌ها یا دهه‌ها منتظر بمانیم تا مطالعات به نتیجه برسد. برای انجام این کار، محققان ابتدا باید میزان آب ذوب گرینلند را که وارد AMOC می‌شود، در چه شکلی است و چگونه جریان آن را تغییر می‌دهد، دریابند.

هالند در کشتی تحقیقاتی آتنبورو قبل از اکسپدیشن، نقشه ای از نتایج مدل آب و هوای شاخص دولت بریتانیا را روی صفحه نمایش کشید. پیکسل‌های قرمز در جنوب گرینلند نشان می‌دهند که امروزه آب شور و متراکم در AMOC در حال غرق شدن است. سپس هالند به پیش‌بینی گرمایش شدید جهانی در سال 2090 روی آورد. پیکسل‌های فرورفته قرمز تقریبا به طور کامل ناپدید شده بودند. "این یک چشم انداز واقعا وحشتناک است. بنابراین سؤال این است که آیا این واقع بینانه است؟" او گفت.

تقریبا نیمی از آب شیرین گرینلند از سطح ورقه یخی می آید که در اثر گرم شدن دمای هوا ذوب می شود. نیمی دیگر از آبدره‌ها می‌آید، جایی که آب‌های گرم اقیانوس، یخچال‌های طبیعی را از پایین ذوب می‌کنند، و کوه‌های یخ مانند صفحه یخی عظیمی که در جلوی کشتی فرو ریخته می‌شوند.

مدل سازی نیمه دوم دشوار است. به عنوان مثال، بسیاری از یخچال های طبیعی آبدره ها بر روی آستانه های نسبتا کم عمق سنگ بستر قرار دارند. اگر آنها به مناطق عمیق تر آبدره فرو روند، زایمان می تواند سرعت بیشتری داشته باشد. اقیانوس شناس پی یر دوتریو در BAS می گوید: «این یک فرآیند ناپایدار و خودپایدار است. دیوانه وار عقب نشینی خواهد کرد تا زمانی که آستانه دیگری پیدا کند.»

کشتی سطحی DriX داده ها را در یخچال طبیعی Sorgenfri در گرینلند جمع آوری می کند

در نتیجه، مدل برتر آب و هوای بریتانیا ممکن است آب شیرینی را که از گرینلند می آید، کمتر یا بیش از حد برآورد کند. و از آنجایی که کوه های یخ می توانند هزاران کیلومتر قبل از ذوب شدن شناور شوند، ممکن است به اشتباه پیش بینی کند که آن آب شیرین کجا و چه زمانی به AMOC برخورد می کند. هالند گفت: ما باید کل زنجیره فرآیندها را اندازه گیری کنیم.

برای انجام این کار، محققان ماموریت یخ گرینلند به اقیانوس اطلس (یا GIANT) با بودجه ARIA مجموعه ای از ابزارها را در اختیار دارند. آتنا دینار، رئیس ارتباطات در BAS به شوخی گفت: "GIANT پروژه های علمی جیمز باند است." Boaty McBoatface، یک وسیله نقلیه زیرآبی خودمختار به شکل یک اژدر زرد چاق، موقعیت کوه‌های یخ و تکه‌های برگی را در آبدره‌ها اسکن می‌کند. DriX، یک ربات سطح قرمز با یک غلاف سونار در زیر آن، هندسه صفحات یخ را ترسیم می کند. و دسته های کوچکی از حسگرها، پس از تحویل توسط یک ربات، به طور خودکار خود را در جبهه یخچال های طبیعی سوراخ می کنند.

اندازه گیری کنید که چه مقدار از عقب نشینی ناشی از زایش در مقابل ذوب یخ است. سپس این اطلاعات به مدل‌های صفحه یخی وارد می‌شود، که در مدل‌های آب و هوایی برای بهبود پیش‌بینی‌های نقطه اوج AMOC گنجانده می‌شود.

فاز بعدی پروژه ARIA بر یافتن راهی برای ارائه به‌روزرسانی‌های معمول در مورد این خطرات متمرکز خواهد بود. یک ایده این است که یک مدل هوش مصنوعی بسازیم که بتواند این پیش بینی ها را بدون هفته ها یا ماه ها زمان ابررایانه بازتولید کند. هوش مصنوعی به طور خودکار تصاویر ماهواره‌ای از جبهه‌های یخ را تجزیه و تحلیل می‌کند تا شتاب‌هایی را در از دست دادن یخچال‌های طبیعی که می‌تواند ورودی آب شیرین به AMOC را افزایش دهد، شناسایی کند. به عنوان یک نکته جانبی، هشدارهای منظم مانند این برای اینوئیت‌های محلی که در آبدره‌های ساحلی گرینلند ماهی‌گیری و شکار فوک‌ها و نهنگ‌ها می‌کنند، ارزشمند است.

آنها می دانستند که طغیان آب ذوب یا کوه های یخ در حال آمدن است که ممکن است بر این شکارگاه های حیاتی تأثیر بگذارد.

https://www.youtube.com/watch?v=4Auf0KdZ6S0

یک سیستم هشدار اولیه همچنین نیاز به تجزیه و تحلیل تغییرات در گردش اقیانوس AMOC دارد. جان رابسون، دانشمند آب و هوا در دانشگاه ریدینگ، بریتانیا، در یکی از چندین تیم تحت حمایت ARIA است که بر روی بخش مهمی از AMOC به نام چرخش زیرقطبی، چرخشی وسیع از جریان‌های اقیانوسی در جنوب گرینلند که در آن آب گرم و شور توسط جو خنک می‌شود و غرق می‌شود، تمرکز می‌کنند.

انتظار می رود که ذوب ورقه یخ باعث کند شدن چرخش و فرو رفتن آن آب شود. سپس، یک شوک ناگهانی می تواند AMOC ضعیف شده را از نقطه اوج خود عبور دهد. رابسون می‌گوید از آنجایی که ما هرگز مستقیما فروپاشی AMOC یا هر نقطه اوج آب و هوایی را مشاهده نکرده‌ایم، باید بفهمیم که به دنبال چه چیزی باشیم. او و همکارانش در تلاش هستند تا شوک های احتمالی مانند هجوم ناگهانی آب شیرین حاصل از متلاشی شدن یخ های دریای قطب شمال را پیدا کنند. او می گوید: «ممکن است آستانه بسیار مشخصی در سیستم وجود داشته باشد. "اما ممکن است بسیار مبهم تر باشد."

آماده شدن برای فروپاشی AMOC

اگرچه تعیین دقیق زمان خاموش شدن AMOC چالش برانگیز است، اما تأثیرات آن قطعی تر است. علاوه بر کاهش دمای زمستان در سراسر اروپا، فروپاشی AMOC مسیر طوفان اقیانوس اطلس شمالی را تقویت می‌کند و طوفان‌های زمستانی مکرر را به همراه می‌آورد و باعث نوسانات وحشی بین این طوفان‌های سرد و گرما می‌شود. تابستان‌های اروپا تقریبا به اندازه امروز گرم خواهد بود، که عمدتا به لطف تداوم گرمایش جهانی است. اما آب و هوا در تمام طول سال خشک تر خواهد بود، به خصوص در جنوب اروپا.

خشکسالی هایی مانند خشکسالی که به ثبت آتش سوزی های جنگلی در فرانسه و اسپانیا در تابستان امسال کمک کرد، مکرر و شدیدتر خواهد شد. سرما و به خصوص خشکی در برخی نقاط کشاورزی را از بین می برد. تنها 7 درصد از بریتانیا قابل کشت خواهد بود که نسبت به امروز 32 درصد کاهش یافته است.

فروپاشی AMOC همچنین بارش باران های موسمی را تقریبا 30 درصد در غرب آفریقا و 20 درصد در هند کاهش می دهد. این امر می تواند عرضه مواد غذایی را نه تنها در این مناطق، که بیشتر کشاورزی متکی به باران های سالانه است، تضعیف کند، بلکه در سراسر جهان نیز تضعیف شود، زیرا هند بزرگترین تولید کننده برنج و ساحل عاج کاکائو است.

رنه ون وستن از دانشگاه اوترخت در هلند می‌گوید: «شما یک شوک کل سیستم را دریافت می‌کنید. جامعه جهانی ما حول یک AMOC قوی ساخته شده است.

تیم ARIA در نظر دارد تا سال 2030 یک نمونه اولیه از سیستم هشدار اولیه را آماده کند. آنها امیدوارند که با ارائه پیش‌بینی در حال تحول به دولت‌ها و صنایع کلیدی از نزدیک بودن یک نقطه اوج، آنها را ترغیب به سرمایه‌گذاری در سازگاری با پیامدهای احتمالی و همچنین در تلاش برای جلوگیری از فروپاشی کامل کند.

بحث در مورد اینکه چگونه این در عمل کار می کند، تازه شروع شده است. هر سال، اداره هواشناسی بریتانیا، پیش‌بینی دمای جهانی و روند آب و هوا در دهه آینده را منتشر می‌کند، مانند درصد احتمال اینکه گرمایش جهانی از 1.5 درجه سانتی‌گراد فراتر رود. رابسون می گوید که این می تواند گسترش یابد تا آخرین احتمال فروپاشی AMOC را نیز شامل شود. علاوه بر این، یک سیستم هشدار اولیه می‌تواند گزارش‌های ماهانه خطرات را صادر کند.

لنتون می‌گوید اینها می‌توانند از سطح یک، که نشان‌دهنده هیچ تهدیدی نیست، تا سطح سه، که نشان‌دهنده فروپاشی قریب‌الوقوع چرخش زیرقطبی است، تا سطح پنج، که نشان‌دهنده عبور از نقطه اوج AMOC است، متغیر باشد.

در ماه جولای، ARIA با نمایندگانی از بریتانیا و سایر دولت‌های اروپایی، و همچنین از صنایعی مانند آب، بیمه و امور مالی دیدار کرد تا از آنها بپرسد که چه اطلاعاتی برای آنها مفید است. یک ایده این است که این سیستم می‌تواند منوی در حال اجرا از گزینه‌های موجود برای سازگاری با فروپاشی AMOC، مانند ساخت مخازن یا کارخانه‌های نمک‌زدایی، و عایق‌سازی خانه‌ها را ارائه دهد. جما بیل، مدیر برنامه در ARIA، می‌گوید: «[ما می‌توانیم] آن را در شرایطی قرار دهیم که در مدت 10 سال، این فرصت‌ها ممکن است محدودتر یا گران‌تر شوند».

بزرگترین ترس محققان این نیست که برنامه ARIA در ایجاد یک سیستم هشدار اولیه شکست بخورد، بلکه این است که دولت ها و صنعت به این هشدار توجه نکنند. آنها تقریبا 40 سال است که سیاستمداران را در مورد عواقب وخیم تغییرات آب و هوایی از جمله فروپاشی AMOC هشدار می دهند. تلاش‌های دیگر برای هشدار در مورد آستانه‌های خطر، مانند هدف محدود کردن گرمایش جهانی به 1.5 درجه سانتی‌گراد بالاتر از سطوح قبل از صنعتی شدن، شکست خورده است.

حتی امروز، در آب و هوای نسبتا معتدل و پایدار بریتانیا، 13 درصد از خانوارها برای گرم نگه داشتن خانه های خود مشکل دارند، در حالی که دولت ذخایر غلات را حفظ نمی کند و از سال 1992 هیچ مخزن آبی جدیدی ساخته نشده است.

ون وستن در ساختن یک سیستم هشدار زودهنگام اهمیت کمی می بیند. او می‌گوید: «خطر رسیدن به نقطه اوج... خیلی زیاد است که بتوان آن را نادیده گرفت. "این باید انگیزه کافی باشد."

اما هوگان استدلال می‌کند که برنامه ARIA بهترین امید ما برای اجتناب از این نتایج فاجعه‌بار قبل از اینکه خیلی دیر شود است. او یک دختر 16 ساله دارد که می تواند تا شاهد تحولات اجتماعی ناشی از کند شدن AMOC باشد.

"من به آینده او نگاه می کنم و فکر می کنم که برای آنها چگونه خواهد بود؟"