Co się stanie, jeśli załamie się atlantycki system prądów morskich?

Agata Kaźmierska, Wojciech Brzeziński: Na czym polega AMOC i dlaczego jest ważny dla Europy?

René van Westen: AMOC, czyli atlantycka południkowa cyrkulacja wymienna (ang. Atlantic meridional overturning circulation), to system prądów morskich – cyrkulacji wody w oceanie. Ponieważ krążąca woda transportuje ciepło, AMOC ma przemożny wpływ na klimat. Na powierzchni Atlantyku ciepłe i zasolone masy wody przemieszczają się od równika na północ. Gdy docierają do północno-zachodniej Europy, oddają do atmosfery dużo ciepła. Dlatego właśnie klimat jest tam stosunkowo łagodny. Jesteście w Warszawie?

Tak.

Warszawa leży mniej więcej na tej samej szerokości geograficznej co Holandia. Nasz klimat jest znacznie cieplejszy niż np. w południowej Kanadzie, która znajduje się na podobnej szerokości geograficznej. Zawdzięczamy to właśnie działaniu AMOC-u, ogrzewającemu nasz region.

Klimat Europy, jaką ją dziś znamy, powstał dzięki AMOC-owi?

Tak. AMOC transportuje rocznie na północ około 1,2 petawata energii. To wystarczyłoby na zasilanie Holandii przez 15 tys. lat. Ta energia sprawia, że nasz klimat jest cieplejszy o nawet 5-10 stopni Celsjusza w porównaniu z innymi regionami na podobnej szerokości geograficznej.

Jeśli AMOC się zatrzyma, to będzie jak wyłączenie grzejnika w domu. Nasz klimat zacznie przypominać klimat Kanady.

Dlaczego miałoby się tak stać?

Siłą napędową AMOC-u jest to, że masy wody płynące na północ stają się coraz zimniejsze i coraz mocniej zasolone. Gdy docierają do Grenlandii, ta zimna i słona woda jest już bardzo ciężka. Opada więc na dno oceanu i na głębokości od dwóch do czterech kilometrów zaczyna płynąć z powrotem na południe. Tworzy to ogromny pas transportowy, ale by on prawidłowo działał, wody wokół Grenlandii muszą pozostawać bardzo zimne i bardzo zasolone.

Obecnie w wyniku globalnego ocieplenia pokrywa lodowa Grenlandii topnieje. To dodaje do Oceanu Atlantyckiego ogromne ilości wody słodkiej, która rozcieńcza zasolenie. Ciepła woda jest lżejsza od zimnej. Woda słodka też jest lekka. W efekcie proces, dzięki któremu dochodzi do opadania zimnej wody na dno, słabnie i może się potencjalnie całkowicie zatrzymać.

Czy coś takiego kiedykolwiek już się zdarzyło w historii Ziemi?

W rdzeniach pobranych z pokrywy lodowej Grenlandii znaleziono dowody na to, że w ciągu ostatnich 100 tys. lat ten system się wyłączał i włączał. Działo się tak podczas epok lodowcowych.

Pana zespół opublikował właśnie wyniki badań na temat AMOC-u i przyszłego klimatu. Co dokładnie analizowaliście?

W pracy, którą opublikowaliśmy w ubiegłym roku, sprawdziliśmy, czy w naszych czasach może dojść do podobnego zjawiska. Już z wcześniejszych badań było wiadomo, że AMOC może słabnąć wskutek zmian klimatycznych, ale całkowitego załamania nie testowano w najbardziej zaawansowanych modelach dotyczących współczesnego klimatu. W naszym badaniu dowiedliśmy, że może dojść do zatrzymania AMOC-u.

Okazuje się, że współczesny system klimatyczny ma tzw. punkt krytyczny, po przekroczeniu którego dochodzi do fundamentalnej zmiany. Wówczas pojawia się cała kaskada różnego rodzaju efektów. Wykazaliśmy, że w Europie może dojść do bardzo silnego ochłodzenia, przesunięcia pasów opadów tropikalnych i innych zjawisk. Nasi koledzy, klimatolodzy z innych zespołów, zgłosili do tych wyników pewną słuszną krytykę. Pytali, co się stanie, jeśli AMOC się załamie, ale świat i tak nadal będzie się ocieplał – czy te efekty się zrównoważą?

W naszej najnowszej pracy chcieliśmy na to pytanie odpowiedzieć. Sprawdzaliśmy różne scenariusze, w których AMOC albo się odbudowuje, albo załamuje, przy jednoczesnym uwzględnieniu różnych scenariuszy zmian klimatu. Dzięki temu możemy sprawdzić, kto wygra tę walkę: czy efekt chłodzenia spowodowany załamaniem AMOC-u, czy globalne ocieplenie.

Scenariusz jak z „Godzilla vs King Kong”. Kto wygra?

Zaczęliśmy od konfiguracji przedprzemysłowej – czyli scenariusza, w którym nie występuje globalne ocieplenie. Taki scenariusz bardzo upraszcza pracę, bo wtedy analizowany jest tylko „czysty” wpływ AMOC-u na klimat. W takim modelu, przy wygaśnięciu AMOC-u, widzimy naprawdę spektakularne reakcje klimatu Europy. W Holandii temperatury w ekstremalnie zimnych okresach spadają o 30 stopni Celsjusza, nawet do -40 stopni, a w Skandynawii nawet do -60 stopni.

Następnie przyjrzeliśmy się scenariuszowi umiarkowanemu – takiemu, w którym średnia globalna temperatura rośnie o 2 stopnie Celsjusza. Wówczas efekt chłodzenia spowodowany załamaniem AMOC-u nadal przeważa. Europa staje się zimniejsza, podczas gdy reszta świata – coraz gorętsza. Pojawiają się naprawdę uderzające kontrasty.

To chyba dobry dla nas scenariusz?

Zdecydowanie nie. Tu nie ma żadnych pozytywów. Publikując nasze najnowsze badanie, byliśmy pewni, że niektórzy będą źle odczytywać nasze wyniki, twierdząc: „O, super! Klimat się ochładza! Europa jest uratowana!”. To całkowicie błędna interpretacja.

Jeśli AMOC się załamie, cała energia cieplna, która obecnie jest transportowana z półkuli południowej na północną, pozostanie na południu. To oznacza, że na południowej półkuli nastąpi ponadprzeciętne ocieplenie i to jest bardzo zła wiadomość dla mieszkańców tamtego regionu. Jednocześnie niektóre regiony półkuli północnej nadal będą bardzo ciepłe. Przy tym opady w północno-zachodniej Europie będą mniejsze o około 20 proc. rocznie, co może mieć ogromne konsekwencje dla rolnictwa i gospodarki wodnej.

Na tym jednak nie koniec, bo jeśli AMOC się załamie, to dojdzie do dodatkowego wzrostu poziomu wód w Oceanie Atlantyckim. Wiem, że dla Polski może nie mieć to wielkiego znaczenia, ale na przykład w Holandii, czyli kraju położonym poniżej poziomu morza, to już poważny problem.

I na koniec: kra lodowa Arktyki, która obecnie znajduje się daleko na północy, może rozszerzyć się aż do wybrzeży Holandii, Norwegii, a nawet części Wielkiej Brytanii.

To wszystko razem oznacza, że mówienie „ochłodzenie to dobra wiadomość” jest totalnym nieporozumieniem. Ten scenariusz to bardzo zła wiadomość dla naszych społeczeństw.

Jak wyglądałaby typowa europejska zima bez AMOC-u?

Obecnie nasz klimat jest stosunkowo łagodny. W scenariuszu globalnego ocieplenia o 2 stopnie Celsjusza i zatrzymaniu AMOC-u średnie zimowe temperatury spadają o około 3-4 stopnie. To nie brzmi szczególnie dramatycznie, ale musimy pamiętać, że nikt nie żyje w „średniej”. W praktyce może to oznaczać, że ekstremalne spadki temperatury będą wynosić nawet 15 stopni.

Naszej infrastruktury, budynków czy systemów gospodarki wodnej nie projektowano pod kątem tak ekstremalnych warunków. Oczywiście, czasem mamy zimne zimy, ale to są zazwyczaj przypadki raz na wiele lat. W nowych realiach będziemy mieć znacznie więcej dni z mrozem.

Warto też pamiętać, że najpoważniejsze ochłodzenie dotknie północno-zachodnią Europę. Południe kontynentu pozostanie natomiast stosunkowo ciepłe. W rezultacie powstanie bardzo silny gradient temperatury, a to dodatkowo wzmocni aktywność niżów zimowych. Taki stan rzeczy sprawi, że będziemy mieć do czynienia z silniejszymi i bardziej gwałtownymi śnieżycami.

A co z latem? Czy w tym scenariuszu lato też staje się chłodniejsze?

Trochę. Zimą brak AMOC-u spowoduje, że temperatura spadnie średnio o ok. 3-4 stopnie Celsjusza, ale latem ten efekt jest o wiele słabszy i wynosi zaledwie od pół do jednego stopnia. Oznacza to, że efekt ochłodzenia pozostaje słabszy od tego, jaki powoduje globalne ocieplenie. Lata nadal się będą więc ocieplać.

Czyli dostajemy bardzo nieprzyjemne zimy i równie nieprzyjemne lata?

Najbardziej ucierpią te miejsca, które obecnie mają łagodny klimat i tylko czasami doświadczają surowych zim. Dla nich zmiana będzie najbardziej uderzająca. Ich klimat i infrastruktura nie są na to przygotowane.

A co z Polską? Czy tworzyliście modele również dla tej części kontynentu?

Korzystaliśmy z modelu klimatycznego, który obejmuje cały świat. I tak dla Warszawy ekstremalna temperatura zimą spada do -33,8 stopni Celsjusza, wcześniej to było -29,1 stopni. Średnia roczna temperatura spada z 8,8 do 7,9 stopni. Jednocześnie podwaja się liczba dni z mrozem – z 30 do 56, i z tropikalnymi upałami – z 16 dni do 29. Rosną skrajności: skwar latem staje się jeszcze bardziej intensywny, ale z drugiej strony zimowe mrozy się nasilają.

Bardzo trudno będzie do tego się przystosować, na przykład jeśli chodzi o budownictwo. Potrzebne będą domy świetnie izolowane zimą, ale jednocześnie zapewniające chłód latem. Infrastruktura również musi być bardziej elastyczna, aby temu sprostać. Także dla rolnictwa przedłużające się zimy i letnie susze będą stanowiły poważny problem.

Czy to wszystko jest tylko hipotezą czy realnym zagrożeniem?

Wiemy, że AMOC może osiągnąć punkt krytyczny, i wiemy, że działo się tak w przeszłości. Najnowszy raport IPCC z 2021 r. stwierdzał, że ryzyko załamania AMOC-u do końca XXI w. jest niskie. Jednak badania z ostatnich lat zaczęły to podważać. Wynika z nich, że ryzyko jest większe, niż dotąd sądziliśmy.

Nasze badanie nie mówi nic o prawdopodobieństwie. Mówimy tylko tyle: AMOC może się załamać. Wiemy, że może się to stać wskutek zmian klimatu. I oto scenariusz „co by było, gdyby tak się stało”.

Wspomniane badanie tego nie mówi, ale musimy dopytać: kiedy może do tego dojść i jak długo mogłoby wówczas trwać załamanie AMOC-u?

Jeśli AMOC zacznie się załamywać, to potrzeba około stu lat, by przejść z jednego stanu do drugiego – z perspektywy życia człowieka to bardzo długo, ale biorąc pod uwagę, jak wcześniej zmieniał się klimat, to zjawisko gwałtowne.

A kiedy może do tego dojść? Z badania opublikowanego dwa lata temu wynika, że AMOC może się załamać do 2057 r. Jego autorzy spotkali się jednak z krytyką, bo wykazano, że ich model jest podatny na fałszywe alarmy. Mamy nadzieję, że wkrótce uda się rzucić na to więcej światła.

Czy można jakoś zapobiec załamaniu AMOC-u?

Tak. I prawdopodobnie już znacie odpowiedź. Trzeba ograniczyć emisje gazów cieplarnianych. To naprawdę jest aż tak proste.

Po pierwsze, już samo globalne ocieplenie stanowi ogromne zagrożenie: powoduje fale upałów czy wzrost poziomu mórz. Lista jego skutków jest bardzo długa. To powinno być wystarczającym powodem, by ograniczyć emisje. A po drugie – jeśli tego nie zrobimy, rośnie ryzyko uruchomienia punktów krytycznych w systemie klimatycznym. Jeśli więc ograniczymy globalne ocieplenie, taki scenariusz pozostanie tylko hipotetyczny.

RENÉ VAN WESTEN to holenderski klimatolog i oceanograf związany z Uniwersytetem w Utrechcie, specjalizujący się w badaniach nad atlantycką południkową cyrkulacją wymienną (AMOC). Jego prace koncentrują się na modelowaniu dynamiki oceanu i przewidywaniu potencjalnych punktów krytycznych w funkcjonowaniu AMOC-u, które mogłyby doprowadzić do gwałtownych zmian klimatycznych. W swoich badaniach van Westen łączy dane obserwacyjne z zaawansowanymi symulacjami komputerowymi.

Czy klimat wpadnie w amok?

Prądy oceaniczne, w tym również ich atlantycka pętla zwana AMOC, należą do najbardziej złożonych elementów globalnego systemu klimatycznego – a przez to także najmniej zrozumiałych i obecnie bardzo żywo dyskutowanych. Pod koniec 2023 r. ukazało się specjalne wydanie „Philosophical Transactions of the Royal Society A” podsumowujące dotychczasowy stan wiedzy na temat AMOC. Obraz, który się z niego wyłania, jest nieoczywisty.

Większość współczesnych modeli matematycznych wskazuje na bardzo wysokie prawdopodobieństwo tego, że AMOC będzie słabnął w obecnym
stuleciu, ale różni autorzy spierają się o to, jaka będzie skala tego zjawiska i czy przekroczy ono wartość krytyczną, po której nastąpi „katastrofalne
załamanie" (oraz czy taka wartość w ogóle istnieje). Prawdopodobieństwo całkowitego wyłączenia się tego systemu przez większość badaczy
oceniane jest jako niskie. W rozmowie z „Tygodnikiem” klimatolog René van Westen twierdzi, że zostało ono niedoszacowane.

Ograniczeniem dla jakości naszych modeli i prognoz są przede wszystkim niepełne dane (dotyczące m.in. stopnia zasolenia wody czy prędkości przemieszczania się jej, zwłaszcza na dużej głębokości), którymi dysponujemy. Wysokiej jakości, jednolite dane są zbierane dopiero od 2004 roku, w ramach tzw. programu RAPID.

Trudno też całkowicie oddzielać wpływ człowieka i przyrody. Wbrew temu, co sugerują denialiści zaprzeczający jakiejkolwiek odpowiedzialności
człowieka za zmiany klimatu, modele klimatyczne biorą pod uwagę istnienie naturalnych cykli planetarnych. W przypadku AMOC taki
cykl może odpowiadać za przybierający obecnie na sile (od ok. 2010 r.) dopływ słodkiej wody do Atlantyku.

Niewiadomych ciągle jest wiele. Ale jeśli AMOC jednak się zatrzyma, to konsekwencje dla klimatu również będą nieoczywiste.