Warme golfstroom kan gaan haperen in de komende 100 jaar

De Noord-Atlantische stroom transporteert warm water vanuit de Golf van Mexico richting Europa, en zorgt bij ons voor een relatief mild klimaat. Maar wetenschappers vermoeden dat smeltwater van Groenland en extreme regenval deze oceaanstroming kunnen beïnvloeden. Simulaties door onderzoekers van de RUG en Universiteit Utrecht laten zien dat het onwaarschijnlijk is dat de warme golfstroom helemaal stil zal vallen door kleine, snelle veranderingen in regenval boven de noordelijke Atlantische oceaan. Maar er is een kans van 15 procent op een tijdelijke verstoring van de stroom in de komende honderd jaar. De resultaten zijn op 30 december gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports.

‘In de oceanen lig een enorme hoeveelheid energie opgeslagen, en oceaanstromingen hebben een sterk effect op het klimaat van de aarde’, zegt universitair hoofddocent numerieke wiskunde Fred Wubs van de RUG. Samen met zijn collega Henk Dijkstra uit Utrecht bestudeert hij de oceaanstromingen al zo’n twintig jaar.

Modellen

Oceaanwetenschappers hebben ontdekt dat de stromingen in de Atlantische oceaan gevoelig zijn voor de hoeveelheid zoet water aan het oppervlak. Omdat er door de klimaatverandering steeds meer smeltwater van de Groenlandse ijskap stroomt en de regenval intensiever wordt, is er geopperd dat dit de Noord-Atlantische stroom kan vertragen of zelfs helemaal stoppen, en daarmee de aanvoer van warm water naar Europa.

Simulaties van het effect van zoet water op de stromingen bestaan al enkele tientallen jaren. ‘Er zijn zowel hoge-resolutie modellen, gebaseerd op formules die de vloeistofstroming beschrijven, en versimpelde modellen’, legt Wubs uit. ‘Onze collega’s in Utrecht hebben zo’n simpel model gemaakt dat toch de huidige processen in de oceanen op grote schaal redelijk goed weergeeft.’

Vertragen

Met dit simpele model wilden de onderzoekers schatten hoe groot de kans is dat kleine fluctuaties in de hoeveelheid zoet water de Noord-Atlantische stroom zouden vertragen of doen stoppen. De oceaanstroom gedraagt zich niet-lineair, wat betekent dat kleine veranderingen grote effecten kunnen hebben. Hoe de natuurkunde in het model zich ontwikkelt is alleen te zien door simulaties. ‘De gebeurtenissen waar we naar zochten zijn heel zeldzaam, dus heb je een groot aantal simulaties nodig om de kans erop te kunnen schatten’, vertelt Wubs. Gelukkig vonden zij dat een Franse wetenschapper een methode had ontwikkelt om de meest veelbelovende simulaties te identificeren, zodat het aantal volledige simulaties beperkt kon blijven.

Sven Baars, een promovendus van Wubs, zorgde ervoor dat deze methode op efficiënte wijze aan het Utrechtse model werd gekoppeld. Daniele Castellana, promovendus bij Dijkstra, voerde vervolgens de simulaties uit. ‘Het resultaat liet zien dat de kans op een volledig ineenstorten van de Noord-Atlantische stroom in de komende duizend jaar verwaarloosbaar klein is’, aldus Wubs.

Veranderingen

Maar een tijdelijke onderbreking van de aanvoer van relatief warm water naar West Europa is aannemelijker: ‘In onze simulaties is de kans dat dit ergens in de komende honderd jaar gebeurt 15 procent.’ Zo’n tijdelijke vertraging kan zorgen voor een koude periode in het noorden van de Atlantische oceaan, al moet die uitkomst wel bevestigd worden door verder onderzoek. Het huidige onderzoek is pas de eerste stap in het bepalen van het risico van zo’n gebeurtenis. Het gebruikte model houdt bijvoorbeeld geen rekening met grote veranderingen van de hoeveelheid zoet water in de Atlantische oceaan, veroorzaakt door het smelten van ijskappen. Wubs: ‘De volgende uitdaging is om onze resultaten te bevestigen via een simulatie met daarin een gedetailleerd klimaatmodel.’

Referentie: D. Castellana, S. Baars, F.W. Wubs and H.A. Dijkstra: Transition probabilities of noise-induced transitions of the Atlantic Ocean Circulation. Scientific Reports 30 December 2019