«شیر حرارتی» اقیانوس اطلس در حال ضعیف شدن است؛ خطری تازه برای گرمایش زمین

آب‌وهوای نسبتاً پایدار زمین تحت تأثیر مجموعه‌ای فوق‌العاده پیچیده از عوامل مختلف قرار دارد که همگی به شکل پویا و دائماً در حال تغییر با یکدیگر تعامل دارند؛ اما در میان این عوامل، چند بازیگر بسیار مهم و تأثیرگذار وجود دارند که نقش کلیدی ایفا می‌کنند.

به گزارش انتخاب و به نقل از ساینس الرت؛ گردش واژگونی نصف‌النهاری اقیانوس اطلس (AMOC) یکی از همین عوامل مهم است.

AMOC مجموعه‌ای از جریان‌های اقیانوسی است که گرما را از مناطق گرمسیری به سمت مناطق خنک‌تر منتقل می‌کند و هم‌زمان به خنک شدن آب‌های گرم‌تر نیز کمک می‌کند؛ موضوعی که برای حیات دریایی حساس، از جمله مرجان‌ها، اهمیت زیادی دارد.

مواد مغذی مورد نیاز گونه‌های مختلف آبزی نیز به وسیله این نوار نقاله عظیم و عمدتاً نامرئی در زیر سطح آب جابه‌جا می‌شوند.

در حال حاضر، AMOC در اثر تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی در حال ضعیف شدن است؛ اتفاقی که می‌تواند پیامدهای بسیار گسترده‌ای داشته باشد و الگوهای دما و بارش را که انسان برای تولید مواد غذایی به آنها وابسته است، تغییر دهد.

بنابراین طبیعی است که پژوهشگران بخواهند بدانند چه زمانی و چگونه ممکن است این سامانه به نقطه‌ای برسد که به گفته کریستو بویسرت، نویسنده اصلی مطالعه، «از یک آستانه بحرانی عبور کند؛ آستانه‌ای که پس از آن، ضعیف شدن AMOC خودتقویت‌شونده و برگشت‌ناپذیر شود.»

این موضوع محور اصلی مطالعه‌ای بود که یک تیم کاملاً بین‌المللی از پژوهشگران، از جمله بویسرت، برای مجله Nature Geoscience انجام داده‌اند.

یک نکته جالب درباره این پژوهش هم وجود دارد: بویسرت پس از گفت‌وگویی هنگام صرف فوندوی پنیر در یک نشست علمی در سوئیس، تشویق شد این پژوهش را برای انتشار به این مجله ارسال کند. ظاهراً بار دیگر ثابت شد که فراهم کردن غذای خوشمزه و رایگان برای دانشمندان، همیشه می‌تواند سرمایه‌گذاری عاقلانه‌ای باشد!

پاسخ‌هایی که شاید در گذشته پنهان شده باشند

نگاهی به گذشته ممکن است پاسخ برخی از این پرسش‌ها را در اختیار ما قرار دهد. در دوره‌های یخبندان پلیستوسن، AMOC بارها بین حالت‌های قوی و ضعیف جابه‌جا می‌شد.

این تغییرات با رویدادهای اقلیمی ناگهانی موسوم به رویدادهای دانسگارد–اوشگر (Dansgaard–Oeschger یا D–O) هم‌زمان بودند؛ رویدادهایی که آثار آنها به‌ویژه در مغزه‌های یخی گرینلند به‌وضوح ثبت شده است.

توضیح متداول برای این رویدادهای D–O، چیزی بود که پژوهشگران آن را «الاکلنگ حرارتی دو قطبی» می‌نامند. این مدل اقلیمی ظاهراً توضیح می‌داد که چگونه انتقال گرما توسط AMOC می‌تواند باعث گرم شدن یک قطب و هم‌زمان سرد شدن قطب دیگر شود.

اما پژوهشگران با اتخاذ رویکردی متفاوت، توضیح دیگری ارائه کرده‌اند. آنها در این مطالعه، یافته‌های حاصل از دو دهه مشاهدات و پیشرفت‌های نظری درباره نقش حیاتی مقدار گرمای موجود در اقیانوس (OHC)، یخ دریایی و توازن تابشی سیاره ــ یعنی تفاوت میان انرژی خورشیدی ورودی و انرژی تابشی خروجی از زمین ــ را با یکدیگر ترکیب کردند.

بر اساس این دیدگاه جدید، پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند به جای اینکه AMOC را صرفاً یک نوار نقاله اقیانوسی برای انتقال گرما از یک نیمکره به نیمکره دیگر بدانیم، بهتر است آن را شبیه یک «شیر حرارتی اقیانوس» در نظر بگیریم.

AMOC؛ یک شیر برای خروج گرمای زمین

پژوهشگران سه مدل اقلیمی را اجرا کردند که قادر بودند در شرایط عصر یخبندان، نوسان‌های اقلیمی مشابه رویدادهای D–O را به‌صورت خودبه‌خودی و پایدار ایجاد کنند.

آنها دریافتند زمانی که AMOC قوی بود، همرفت عمیق و شدید آب در اقیانوس اطلس شمالی باعث می‌شد اقیانوس مقدار زیادی از گرمای خود را به جو منتقل کند. در نتیجه، کل سیاره نیز انرژی بیشتری را به فضا از دست می‌داد.

اما هنگامی که AMOC ضعیف می‌شد، همرفت عمیق متوقف می‌شد. در این شرایط، اقیانوس اطلس شمالی گرمای کمتری نسبت به سایر بخش‌های اقیانوس از دست می‌داد و در نتیجه، گرما در لایه‌های داخلی اقیانوس تجمع پیدا می‌کرد. در مقیاس کل سیاره نیز انرژی بیشتری در سیستم زمین باقی می‌ماند.

به بیان ساده‌تر، AMOC برخلاف تصور قبلی، فقط مانند یک نوار نقاله ساده که گرما را از جایی به جای دیگر منتقل می‌کند عمل نمی‌کرد؛ بلکه بیشتر شبیه شیری بود که تعیین می‌کرد چه مقدار از گرمای ذخیره‌شده در اقیانوس بتواند از آن خارج شود.

وقتی شیر باز بود، گرما از اقیانوس خارج می‌شد.

وقتی شیر بسته بود، گرما در اقیانوس انباشته می‌شد.

این مدل جدید معمای قدیمی یخ‌های قطبی را هم توضیح می‌دهد

مدل «شیر حرارتی» همچنین به حل یکی از معماهای قدیمی موجود در سوابق مغزه‌های یخی کمک می‌کند. این سوابق نشان می‌دهند که تغییرات دما در گرینلند بسیار سریع رخ می‌داد، در حالی که تغییرات دما در قطب جنوب بسیار آهسته‌تر بود؛ آن هم در دوره‌های زمانی مشابه.

مدل جدید نشان می‌دهد که این تفاوت به دلیل سرعت متفاوت دو فرایند است: تغییرات سریع در میزان از دست رفتن گرما از اقیانوس اطلس شمالی و تغییرات آهسته‌تر در میزان گرمای ذخیره‌شده در سراسر اقیانوس‌ها که در داده‌های مربوط به قطب جنوب بازتاب پیدا کرده است.

بنابراین، به گفته پژوهشگران، دو قطب صرفاً دو سر یک الاکلنگ انتقال گرما نبودند که یکی گرم شود و دیگری سرد؛ بلکه هر دو در واقع به بخش‌های متفاوتی از یک چرخه جهانی و به‌هم‌پیوسته گرمای اقیانوس‌ها واکنش نشان می‌دادند.

دیوید بونان، دانشمند اقلیم‌شناس در دانشگاه واشنگتن که ارزیابی تخصصی این پژوهش را انجام داده، می‌گوید:

«AMOC مانند یک شیر حرارتی اقیانوسی عمل می‌کند که از طریق تنظیم توازن تابشی زمین، دمای سیاره را کنترل می‌کند.»

اما در دنیای امروز که زمین در حال گرم شدن است چه اتفاقی می‌افتد؟

اگر این مدل را برای شرایط گرمایش کنونی زمین در نظر بگیریم، وضعیت نگران‌کننده‌تر می‌شود.

تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی، اقیانوس‌ها را تغییر می‌دهد و ضعیف‌تر شدن گردش اقیانوسی می‌تواند همرفت عمیق آب را کاهش دهد و مقدار گرمای ذخیره‌شده در اقیانوس را افزایش دهد.

به همین دلیل، پژوهشگران نتیجه می‌گیرند که ضعیف‌تر شدن AMOC در آینده ممکن است خودِ گرمایش زمین را تشدید کند؛ زیرا با «کم کردن جریان» شیر حرارتی اقیانوس، اجازه نمی‌دهد گرمای بیشتری از اقیانوس خارج شود.

اما یک تفاوت مهم میان گذشته و آینده وجود دارد

پژوهشگران تأکید می‌کنند که مدل آنها یک نکته مهم دارد که باید در نظر گرفته شود.

سیستم اقلیمی عصر یخبندان با شرایط امروز تفاوت بسیار زیادی داشت.

چرخه‌های D–O در شرایط یخبندانی رخ می‌دادند؛ زمانی که حجم عظیمی از یخ‌های دریایی به ایجاد بازخوردهایی کمک می‌کردند که به AMOC اجازه می‌داد بین حالت‌های قوی و ضعیف جابه‌جا شود.

اما در آینده‌ای گرم‌تر، ممکن است بخش بزرگی از اقیانوس اطلس شمالی یا حتی تمام آن بدون یخ دریایی باشد. در این صورت، یکی از سازوکارهای اصلی که در شکل‌گیری نوسان‌های اقلیمی باستانی نقش داشت، از بین خواهد رفت.

بنابراین، گذشته نمی‌تواند مانند یک گوی شیشه‌ای، آینده AMOC را به ما نشان دهد.

با این حال، گذشته یک چیز بسیار ارزشمند در اختیار ما قرار می‌دهد: یک آزمایش طبیعی که نشان می‌دهد تغییرات این گردش اقیانوسی نه‌تنها می‌تواند تعیین کند گرما به کجا منتقل شود، بلکه می‌تواند بر میزان گرمایی که کل سیاره در خود نگه می‌دارد نیز تأثیر بگذارد.

بویسرت خواستار انجام پژوهش‌های بسیار بیشتری در این زمینه شده است. او می‌نویسد:

«مشخص کردن اینکه آیا AMOC در آینده بیش از یک حالت پایدار خواهد داشت یا نه، یک هدف تحقیقاتی بسیار مهم است؛ زیرا ممکن است تفاوت میان یک تضعیف موقتی و یک فروپاشی برگشت‌ناپذیر باشد؛ رخدادی که پیامدهای عمیقی برای جامعه خواهد داشت.»

نتایج این پژوهش در مجله Nature Geoscience منتشر شده است.