مدل جدید AMOC نشان می‌دهد خطر فروپاشی به سرعت گرمایش بستگی دارد، نه فقط دمای نهایی

در یک شبیه‌سازی اقلیمی که در دانشگاه اوترخت (Utrecht University) انجام شد، محققان مشاهده کردند که اقیانوس اطلس دیجیتال توانست ۵ درجه سانتی‌گراد گرمایش جهانی را بدون فروپاشی سیستم گردش عظیم خود تحمل کند—البته به شرطی که گرما به آرامی اضافه می‌شد. اما هنگامی که آن‌ها سرعت گرمایش را برای مطابقت با آهنگ امروزی افزایش دادند، این سیستم تنها در ۲ درجه از کار افتاد.[2]

این یافته‌ها که در نشریه «تغییرات اقلیمی نیچر» (Nature Climate Change) منتشر شده‌اند، ظرافت حیاتی جدیدی را در درک دانشمندان از گردش واژگونی نصف‌النهاری اقیانوس اطلس (AMOC) معرفی می‌کنند. سال‌ها تمرکز بر یافتن آستانه دمایی دقیق—که اغلب بین ۲.۵ تا ۴ درجه سانتی‌گراد تخمین زده می‌شد—بود که جریان را از نقطه بی‌بازگشت عبور دهد. داده‌های جدید نشان می‌دهند که ممکن است یک آستانه دمایی واحد و ثابت وجود نداشته باشد.[1][2][3]

در عوض، این سیستم در برابر «نقطه اوج ناشی از نرخ» آسیب‌پذیر است. به نظر می‌رسد سرعتی که اقلیم با آن تغییر می‌کند، به اندازه گرمای مطلقی که به آن می‌رسد، خطرناک است.[1][2]

برای درک اینکه چرا سرعت اهمیت دارد، بهتر است به سازوکار محرک AMOC نگاه کنیم. این سیستم مانند یک نوار نقاله جهانی عمل می‌کند. آب گرم و شور سطح را از مناطق گرمسیری به سمت گرینلند و قطب شمال می‌کشد. در آنجا، آب خنک می‌شود، چگال‌تر شده و به اعماق اقیانوس فرو می‌رود، به سمت جنوب بازمی‌گردد و آب گرم بیشتری را به دنبال خود به سمت شمال می‌کشد.[3][4]

گرمایش جهانی این موتور را از دو طریق مختل می‌کند. اول، آب سطح را گرم کرده و آن را سبک‌تر می‌کند. دوم، یخ‌های قطبی را ذوب کرده و آب شیرین را به اقیانوس اطلس شمالی می‌ریزد. از آنجایی که آب شیرین چگالی کمتری نسبت به آب شور دارد، در برابر فرورفتن مقاومت می‌کند. اگر آب فرو نرود، نوار نقاله متوقف می‌شود.[3][4]

تیم دانشگاه اوترخت دریافتند که اگر این تغییرات به آرامی رخ دهند، اقیانوس زمان برای سازگاری دارد. هنک دیکسترا (Henk Dijkstra)، استاد اقیانوس‌نگاری دینامیکی و یکی از نویسندگان این مطالعه، خاطرنشان کرد: «در گرمایش آهسته، کل اقیانوس، از سطح تا عمیق‌ترین لایه‌هایش، زمان دارد تا به تدریج خود را سازماندهی مجدد کند و با شرایط متغیر سازگار شود.»[2]

اما هنگامی که سطح به سرعت گرم می‌شود، اقیانوس عمیق نمی‌تواند همگام شود. لایه‌های سطحی و عمیق نمی‌توانند با هم تنظیم شوند و گردش را به سمت یک وضعیت ضعیف دائمی سوق می‌دهند، حتی اگر جریان پایدار همچنان از نظر فیزیکی در آن دما امکان‌پذیر باشد.[1][2]

محققان این موضوع را با اجرای دو باره مدل خود آزمایش کردند. در اجرای اول، آن‌ها دی‌اکسید کربن جوی را به آرامی، با نرخ ۰.۵ جزء در میلیون (ppm) در سال، افزایش دادند. AMOC تا مدت‌ها پس از ۴ درجه گرمایش، پایدار باقی ماند و حتی در ۵ درجه نیز دوام آورد. در اجرای دوم، آن‌ها CO2 را با نرخ ۲.۵ جزء در میلیون در سال افزایش دادند—نرخی که بسیار نزدیک به افزایش سالانه واقعی ۲.۶ جزء در میلیون مشاهده شده بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۵ است. تحت این سناریوی گرمایش سریع، AMOC در حدود ۲ درجه گرمایش فروپاشید.[1][2]

رنه فن وستن (René van Westen)، نویسنده اصلی، این پویایی را به رانندگی با ماشین تشبیه کرد. او گفت: «اگر به سمت دیوار رانندگی می‌کنید، منطقی است که فرمان را بچرخانید. برای انجام این کار، باید ترمز کنید، در غیر این صورت از جاده خارج می‌شوید. وقتی صحبت از گرمایش جهانی می‌شود، جهان در حال حاضر همچنان با شدت بیشتری پدال گاز را فشار می‌دهد.»[2]

با این حال، محققان در مورد محدودیت‌های این شواهد صریح هستند. شبیه‌سازی عمداً در یک وضعیت اولیه آسیب‌پذیر غیرعادی قرار داده شد و از ورودی بزرگ آب شیرین مصنوعی استفاده شد تا اثر نرخ گرمایش جدا شود. این آزمایش ثابت می‌کند که نقطه اوج ناشی از نرخ یک سازوکار فیزیکی است، اما پیش‌بینی نمی‌کند که AMOC در دنیای واقعی قطعاً در ۲ درجه فرو خواهد پاشید.[1][4]

علاوه بر این، سوابق مشاهداتی همچنان محدود است. اندازه‌گیری‌های مستقیم و پیوسته AMOC در عرض جغرافیایی ۲۶.۵ درجه شمالی تنها از سال ۲۰۰۴ آغاز شد. در حالی که این ابزارها تضعیف حدود یک سودروپ (Sverdrup) در هر دهه را ثبت کرده‌اند، چارچوب زمانی برای جدا کردن کاهش ناشی از انسان از تغییرپذیری طبیعی دهه‌ای بسیار کوتاه است. در حال حاضر هیچ مدرک مشاهده‌ای مستقیمی وجود ندارد که نشان دهد AMOC از نقطه اوج عبور کرده است.[1][4]

اگر نقطه اوج ناشی از نرخ در مورد اقیانوس واقعی صدق کند، حاکمیت اقلیمی کنونی را به شدت به چالش می‌کشد. بسیاری از چارچوب‌های سیاستی، از جمله جنبه‌هایی از توافق پاریس، بر «مسیرهای فراتر رفتن» تکیه دارند. این مدل‌ها فرض می‌کنند که بشر می‌تواند با خیال راحت اجازه دهد دما به طور موقت از اهداف فراتر رود، مشروط بر اینکه بعداً فناوری‌هایی را برای بیرون کشیدن کربن از جو و خنک کردن سیاره به کار گیرد.[2][4]

یافته‌های اوترخت نشان می‌دهد که سرعت خودِ فراتر رفتن می‌تواند سیستم را از کار بیندازد. اگر AMOC فرو بپاشد، پیامدها در مقیاس زمانی انسانی شدید و عملاً دائمی خواهند بود: اروپای غربی با سرمایش و خشکی شدید مواجه می‌شود، کمربندهای بارشی گرمسیری جابه‌جا شده و کشاورزی جهانی را مختل می‌کنند، و سطح دریاها در امتداد سواحل اقیانوس اطلس شمالی سریع‌تر بالا می‌آید.[2][3]

این داده‌ها نشان می‌دهند که تثبیت اقلیم فقط به مقصد نهایی بستگی ندارد. بقای اقیانوس به شدت به این بستگی دارد که در طول مسیر چقدر محکم ترمز کنیم.[2][4]