Ostatnie odkrycie naukowe w badanu atlantyckiej południkowej cyrkulacji wymiennej wskazało, że wcale ona nie spowalnia. A w przyszłości, gdyby klimat się ocieplał, to możliwe jest jej spowolnienie, ale już nie zatrzymywanie się.
Atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna (AMOC) jest to rozgałęzienie prądów oceanicznych na północnym Oceanie Atlantyckim. Składowy element globalnej cyrkulacji termohalinowej. Cyrkulacji mającej szerokie powiązania z wymianą energii pomiędzy tropikami i obszarami okołobiegunowymi.
AMOC przemieszczając się w obrębie Atlantyku z południa na północ stanowi około 20–30 procent globalnego południkowego transportu ciepła (MHT). Jest ono transportowane z tropików do wysokich szerokości geograficznych na północnej półkuli. Zarówno w atmosferze, jak i w oceanie.
Pod względem meteorologicznym AMOC ma potencjalny wpływ na pogodę Europy i wschodniej części Ameryki Północnej. Do Europy dość często przynosi z sobą łagodne temperatury, a także na dużą skalę opady deszczu.
Fot. Poprzednie badania atlantyckiej południkowej cyrkulacji wymiennej (AMOC) opierały się na danych dotyczących temperatury powierzchni morza. Urządzenie rozetowe (sonda) CTD mierzy przewodność wody, jej temperaturę i głębokość oceanu, zbierając próbki wody na różnych głębokościach, dzięki czemu modele są dokładniejsze niż kiedykolwiek. Źródło: Woods Hole Oceanographic Institution / CC BY 4.0
A jednak atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna nie spowalnia
Naukowcy z Instytutu Oceanograficznego Woods Hole (WHOI) w Falmouth w swoim najnowszym badaniu coś odkryli zaskakującego. AMOC w ogólnym trendzie dekadowym wcale nie spowalniał przez co najmniej 60 lat. Wbrew temu co dotąd wielu poprzednich badaczy obwieściło w ciągu minionej dekady.
Badacze z WHOI w symulacjach komputerowych zastosowali najnowocześniejsze 24 modele w tak zwanym projekcie porównywania sprzężonych modeli w szóstej fazie (CMIP6). Zauważyli w nich, że anomalie temperatury powierzchni morza w subpolarnym wirze nie mogą dobrze zrekonstruować AMOC. Zamiast nich postanowili zastosować anomalie strumienia ciepła powietrze-morze w subpolarnym wirze. Zaobserwowali, iż związek między nimi a AMOC na północnych szerokościach geograficznych między 26,5°N a 50°N jest bardzo widoczny. Ale w dekadowych i stuletnich skalach czasowych. Zauważyli to bezpośrednio na tak zwanych mooringach. Urządzeniach hydrograficznych, mających zastosowanie w badawczych projektach RAPID (na szer. 26,5°N) i OSNAP (na szer. 55°N). Następnie na tej podstawie za pomocą reanaliz (ponownych analiz danych) – europejskiej ERA5 i japońskiej JRA-55 – zrekonstruowali dekadową uśrednioną anomalię AMOC od 1963 do 2017 roku.
W skali czasu wcześniejszej niż 60 lat temu w badaniach AMOC zastosowano też metody paleoklimatologiczne. Do rekonstrukcji siły tej cyrkulacji wykorzystano następujące wskaźniki paleoklimatologiczne:
– anomalie gęstości oceanów powierzchniowych,
– izotopy w otwornicach (organizmach jednokomórkowych i koralowcach. Izotopy są to atomy tego samego pierwiastka, które mają taką samą liczbę protonów, ale różną liczbę neutronów w jądrze
– zasolenie w południowym Atlantyku,
– anomalie temperatury powierzchni morza w wirze subpolarnym. Tutaj w stosunku do temperatur powierzchni morza na półkuli północnej i na planecie
Drobiazgowo przeprowadzone powyższe badania wykazały, że w tym okresie czasu dekadowa średnia AMOC na 26,5°N nie osłabła. I to pomimo tego, że występuje jej znaczna zmienność na wszystkich szerokościach geograficznych Atlantyku Północnego między 26,5°N a 55°N.
Krytyczne uwagi wobec poprzedników sprzed lat
Oceanografowie z WHOI w dużym zakresie krytycznie odnieśli się do niedobrze zinterpretowanej pracy naukowej sprzed siedmiu lat przez badaczy niemieckich z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu (PIK). Poprzednicy w swoim badaniu zastosowali starsze modele w projekcie CMIP5, które mylnie wskazywały wyniki.
Eksperci z WHOI zwrócili w swoim badaniu uwagę, iż naukowcy z PIK Potsdam popełnili błąd, stwierdzając pochopnie, że wspomniana temperatura powierzchni morza w subpolarnym wirze ma związek ze spowalnianiem, a nawet zatrzymywaniem się AMOC od co najmniej 70 lat. Okazało się, że nie ma.
Badacze z Falmouth wskazali, że AMOC ma ścisły związek ze strumieniem ciepła powietrze-morze.
– Dowiedzieliśmy się, że temperatura powierzchni morza nie działa tak dobrze, jak początkowo sądzono – powiedział dla czasopisma Phys.Org Jens Terhaar, postdoktorant w Instytucie Oceanograficznym Woods Hole.
Anomalie strumienia ciepła powietrze-morze sprawiają, że AMOC jest bardziej stabilna
Badacze z WHOI zaobserwowali, że w dekadowych i stuletnich skalach czasowych anomalie strumienia ciepła powietrze-morze mają ścisły związek ze skierowaną na północ AMOC. I jej anomaliami strumieni ciepła. Dzięki temu odkryli swoiste fizyczne prawo zachowania energii w przepływie ciepła. To znaczy, gdy występuje strumień ciepła powietrze-morze to przepływ wody zasolonej w systemie prądów AMOC przebiega bardziej dynamicznie.
– Opierając się na wynikach, AMOC jest bardziej stabilna niż myśleliśmy – powiedział dla Phys.Org Linus Vogt z Instytutu Oceanograficznego Woods Hole. – Może to oznaczać, że AMOC nie jest tak blisko punktu krytycznego, jak wcześniej sugerowano.
W swojej publikacji naukowej badacze napisali: – Anomalia temperatury powierzchni morza w wirze subpolarnym może być również napędzana przez anomalię strumienia ciepła powietrze-morze z atmosfery. A także przez anomalię transportu ciepła w kierunku Oceanu Arktycznego. Ale już bez powiązanych zmian z AMOC.
Naukowcy tutaj zwrócili szczególną uwagę, ze strumień ciepła powietrze-morze uwalnia swoje ciepło do atmosfery w wirze polarnym. A więc na to wygląda, że woda zasolona nadal zatapia się do głębi Atlantyku na południe od Grenlandii, gdzie transportuje ciepło i dwutlenek węgla. A dowodem na to jest względnie regularnie przemieszczająca się atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna. Natomiast ciepło uwolnione do atmosfery nadpływa nad Europę i ją stabilnie ogrzewa.
Badacze zwrócili jeszcze jedną kluczową uwagę w wyjaśnieniu obecnego zachowania AMOC: – W rocznych skalach czasowych anomalie strumienia ciepła powietrze-morze są jednak w większości zmieniane przez zmienność atmosferyczną, a w mniejszym stopniu przez anomalie AMOC.
Fot. Schematyczna reprezentacja budżetu cieplnego Atlantyku Północnego. Źródło: Jens Terhaar et al., 2025 / CC BY 4.0
Są zarówno wątpliwości, jak też zgodności z pracami nad AMOC u poprzedników
Ogólnie mówiąc, oceanografowie z WHOI zgodzili się z innymi badaczami, że w rejonie przerwy ocieplenia (tzw. zimnej plamy na Atlantyku na południe od Grenlandii, powstałej w wyniku topnienia lodowców i spływu do niego słodkiej wody) atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna w tym obszarze wyraźnie zwalnia. A południkowy transport ciepła w tej północnej części Atlantyku jest mniejszy.
Badacze z Falmouth zauważyli, że rekonstrukcje AMOC pokazują wahania międzyroczne czy nawet dekadowe zasolenia i temperatury powierzchni morza. Jednak długotrwały trend wcale tego nie pokazuje, że ona miałaby spowalniać, a nawet zatrzymywać się. Biorą jednak pod uwagę to, że prawdopodobne jest jej spowalnianie w przyszłości. Pod warunkiem gdy ludzkość będzie dalej ogrzewać Ziemię.
I właśnie to jest kluczowe odkrycie badaczy z WHOI. A co na to pozostali badacze oceanów na świecie?
Wszyscy eksperci zajmujący się badaniem AMOC w kontekście zmian klimatu, zgadzają się, iż miałoby to fatalne skutki dla nas ludzi i dla całej przyrody.
– W tym momencie panuje niemal jednomyślność co do tego, że spadek zasolenia w Atlantyku spowolni AMOC w przyszłości. Ale czy się załamie ten mechanizm, czy tez nie, jest on nadal przedmiotem debaty – powiedział doktor Nicholas P. Foukal z Instytutu Oceanograficznego Woods Hole. – Ta praca wskazuje, że wciąż jest czas na działanie, zanim osiągniemy ten potencjalny punkt krytyczny.
W badaniach AMOC powinna być zmieniona metoda
Badanie mówi jednoznacznie. Anomalie strumienia ciepła powietrze-morze są skuteczniejszym narzędziem diagnostycznym w badaniu dynamiki AMOC niż dotychczasowe anomalie temperatury powierzchni morza. Nawet w tym przypadku niewiele pomogły urządzenia rozetowe CTD, czyli sondy mierzące przewodność wody pod kątem zasolenia wody oceanicznej, jej temperaturę oraz głębokość, na której są one zanurzane.
W sumie metody badawcze oparte na pomiarach anomalii temperatury powierzchni morza mylnie zakładały, że w subpolarnym Atlantyku Północnym jest to spowodowane osłabieniem AMOC.
Referencje:
Jens Terhaar, Linus Vogt and Nicholas P. Foukal, 2025 ; Atlantic overturning inferred from air-sea heat fluxes indicates no decline since the 1960s ; Nature Communications ; https://www.nature.com/articles/s41467-024-55297-5
Woods Hole Oceanographic Institution, 2025 ; New study finds that critical ocean current has not declined in the last 60 years ; Woods Hole Oceanographic Institution ; https://www.whoi.edu/press-room/news-release/no-amoc-decline/
Woods Hole Oceanographic Institution, 2025 ; Critical ocean current has not declined in the last 60 years, AMOC study finds ; Woods Hole Oceanographic Institution ; https://phys.org/news/2025-01-critical-ocean-current-declined-years.html
Rishika Yadav, 2025 ; Air-sea heat flux anomalies show AMOC has not weakened in 60 years ; The Watchers ; https://watchers.news/2025/02/10/air-sea-heat-flux-anomalies-show-amoc-has-not-weakened-in-60-years/