In de computer droogt de Atlantische circulatie op. Wat betekent het?

Het risico is klein, maar kan niet worden uitgesloten: de diepe circulatie in de Atlantische Oceaan, vaak ten onrechte het Golfstroomsysteem genoemd, zou binnen enkele decennia kunnen opdrogen als gevolg van de klimaatverandering. Verschillende onderzoeken hebben het extreme scenario al beschreven. In 2004 werd er zelfs een Hollywoodfilm gemaakt: die heette The Day After Tomorrow.

Nu wordt dat proefschrift ondersteund door een nieuwe studie: voor het eerst is de diepe circulatie binnen enkele decennia gestopt in een simulatie met een complex klimaatmodel, omdat de toevoer van zoet water naar de Noord-Atlantische Oceaan in het model langzaam toeneemt. Dat melden drie onderzoekers van de Universiteit Utrecht in het wetenschappelijke tijdschrift ‘Science Advances’. Complexe klimaatmodellen bevatten de atmosfeer en de oceaan, beide met hoge resolutie, in drie dimensies.

Tot nu toe heeft de ineenstorting van de Atlantische circulatie als gevolg van de geleidelijke zoetwatervoorziening zich alleen in sterk vereenvoudigde modellen voorgedaan. Het is ook om deze reden dat de meeste onderzoekers voorheen het risico van snelle uitdroging onwaarschijnlijk achtten. Het valt nog te bezien of zij hun beoordeling nu zullen herzien.

Uiteindelijk is het geen realistische simulatie van klimaatverandering, maar een ideale simulatie. Er zijn veel academische aannames gedaan, en het is slechts één van de vele modellen.

Zout is essentieel voor de circulatie in de Atlantische Oceaan

De diepe Atlantische circulatie is erg belangrijk voor ons klimaat, omdat deze enorme hoeveelheden warm, zout water naar de Noord-Atlantische Oceaan transporteert. Daar koelt het water af en zinkt naar de diepte, waar het terugstroomt naar de Zuid-Atlantische Oceaan. De terugkeer van water naar het oppervlak vindt op een minder lokale manier plaats, dat wil zeggen in verschillende delen van de oceanen van de wereld.

Het gevaar van instorting is denkbaar omdat de circulatie door het eigen zouttransport in stand wordt gehouden. Als het transport van zout water naar het noorden afneemt of er een grotere stroom smeltwater is, worden de wateren in de Noord-Atlantische Oceaan zoeter. Maar dan zal het makkelijker zijn. Hoe groter het risico dat het water in het noorden niet meer zinkt – en daarmee de hele circulatie stopt. Dit is precies wat theoretisch zou kunnen gebeuren als gevolg van de klimaatverandering.

Voor het studiescenario werd geleidelijk aan steeds meer zoet water toegevoegd aan een groot gebied in de Noord-Atlantische Oceaan. In de simulatie verzwakte de bloedcirculatie aanvankelijk langzaam. Maar op een gegeven moment duurde het slechts enkele decennia voordat het volledig instortte.

Een dergelijke snelle ineenstorting van de stroom zou ernstige gevolgen hebben voor Europa. De temperaturen in het noordwesten zullen snel dalen – meer dan 1 graad Celsius per decennium. In sommige steden zal de temperatuur in totaal met 5 tot 15 graden dalen. Ook in andere regio’s zal het klimaat aanzienlijk veranderen. Het Arctische zee-ijs zal dramatisch uitbreiden. De temperaturen dalen op het noordelijk halfrond en stijgen op het zuidelijk halfrond. In het Amazonegebied verandert het regenseizoen in het droge seizoen – en omgekeerd.

Zouttransport laat zien hoe de bloedsomloop is

Op basis van hun simulatiemodel vonden de Nederlandse onderzoekers een indicator die in een vroeg stadium zou wijzen op een dreigende instorting van de bloedsomloop. De index is gebaseerd op de zoutbalans in de Zuid-Atlantische Oceaan op breedtegraad 34: Onderzoekers vergelijken de hoeveelheid zout die door de zee aan de oppervlakte naar het noorden wordt getransporteerd met de hoeveelheid zout die in de diepte naar het zuiden wordt getransporteerd.

Tot nu toe heeft de diepe circulatie netto meer zout de Atlantische Oceaan in getransporteerd dan eruit. Als dit evenwicht lager of zelfs negatief wordt, betekent dit dat de bloedcirculatie verzwakt is. Als je deze indicator voedt met echte meetgegevens, blijkt dat het klimaat al tientallen jaren op weg is naar een potentiële drempel waarop de stroming zou kunnen instorten.

Maar de vroegtijdige waarschuwingsindicator is niet perfect: hij vertelt je wanneer het risico op lawines toeneemt, maar onderzoekers weten niet precies wanneer dat zou kunnen gebeuren. Ze weten ook niet wanneer ze erachter zullen komen.

De metingen moeten worden voortgezet in de Zuid-Atlantische Oceaan

De auteurs kunnen in ieder geval zeggen wat nu nodig is: als we ooit willen bepalen hoe ver het klimaat verwijderd is van een mogelijke ineenstorting van de diepe stroming, zijn vooral systematische metingen op 34 graden zuiderbreedte nodig. Instellingen uit de VS, Frankrijk, Argentinië, Brazilië en Zuid-Afrika nemen deel aan het SAMBA-meetprogramma in de Zuid-Atlantische Oceaan.

Zhao Li van het Max Planck Instituut voor Meteorologie in Hamburg, die niet betrokken was bij het onderzoek, prees het onderzoek – en het resultaat was sterk. Het onderstreept ook hoe belangrijk het is om de metingen in de Zuid-Atlantische Oceaan voort te zetten. Veel klimaatmodellen geven de zoutbalans van beken daar niet correct weer. Wij begrijpen nog niet waarom dit het geval is.

Rene van Westen van de Universiteit Utrecht, eerste auteur van het onderzoek, vindt het belangrijk om het resultaat te verifiëren met behulp van andere vergelijkbare complexe klimaatmodellen. Lange tijd waren dergelijke berekeningen niet mogelijk omdat de kracht van supercomputers niet voldoende was. Zelfs vandaag de dag is de inspanning nog steeds enorm: het door het Nederlandse team gebruikte model heeft een horizontale resolutie van 100 kilometer in de oceaan; Er werden 2000 modeljaren gesimuleerd. De simulaties duurden zes maanden, vertelt Van Westen.

Het valt nog te bezien hoe groot het risico op instorting is

Het onderzoek geeft geen antwoord op de vraag hoe sterk de Atlantische diepe circulatie zal reageren op de klimaatverandering, zegt Joel Hirschi van het National Oceanographic Centre in Southampton, die niet bij het werk betrokken was. Dit komt door ideale aannames. Het is nog niet duidelijk of er in het huidige klimaat een ineenstorting van de bloedsomloop kan optreden. Ook al is het gebruikte model complex, belangrijke componenten van de circulatie, zoals de Golfstroom, zijn slechts gedeeltelijk opgelost.

Hershey houdt echter van studeren. “De auteurs laten voor het eerst zien dat een verandering in de circulatie kan worden teweeggebracht met relatief kleine hoeveelheden zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan”, zegt de klimaatonderzoeker.

Simulatie is één ding, de echte wereld is iets anders. Diepe circulatiemetingen laten nog geen significante afname van de sterkte zien. Deze metingen zijn echter pas ongeveer twintig jaar beschikbaar. De VN-Klimaatraad acht een ineenstorting van de diepe circulatie onwaarschijnlijk, maar verwacht een verzwakking van de diepe circulatie in de 21e eeuw. Een dergelijke zwakte zou ook merkbare gevolgen hebben voor Europa.