De zogenoemde thermohaliene circulatie. Koude diepwaterstroming is blauw, warme oppervlaktestroming rood.

Stromingen in de noordelijke Atlantische Oceaan zijn aan het vertragen

De Golfstroom is aan het vertragen, en het noorden van de Atlantische Oceaan is aan het opwarmen. Een nieuwe internationale studie heeft nieuwe en hardere bewijzen gevonden dat een van de belangrijkste warmtepompen van de planeet, de stromingen die warmte uitwisselen tussen de tropen en het Noordpoolgebied, vandaag zwakker is dan ooit tevoren gedurende de laatste duizend jaar. De door de mens veroorzaakte opwarming van de aarde is de belangrijkste verdachte voor deze zorgwekkende waarnemingen.

De stromingen, die de "transportband van de oceaan" genoemd worden en waarvan de wetenschappelijke naam de Noord-Atlantische Diepwaterpomp (Engels: Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) is, brengen gigantische hoeveelheden warm water naar het noorden van de tropen en keren terug naar het zuiden met koud water. 

Uit eerdere studies was al gebleken dat het meer dan waarschijnlijk is dat elke verzwakking van de Diepwaterpomp het noordwesten van Europa tot wel 5 graden Celsius zou afkoelen, en de stijging van de zeespiegel aan de oostkust van de VS zou versnellen. 

Die studies maakten gebruik van computersimulaties, dit laatste onderzoek is totaal anders. Het is gebaseerd op directe waarnemingen van wat er aan het gebeuren is in de oceaan. En het bevat harde bewijzen dat de Golfstroom, de krachtige, warme stroming die warm water uit de Golf van Mexico onder meer naar West-Europa brengt, aan het vertragen is. 

De Golfstroom. De overgang van rood naar blauw geeft het afkoelen van het water aan. Illustratie: RedAndr/Wikimedia Commons

Vertraging met 15 procent

Een team van het Duitse Potsdam-Institute für Klimafolgenforschung (PIK) en de Amerikaanse National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) heeft nu harde bewijzen gevonden, die volgens de onderzoekers niet enkel de eerdere voorspellingen ondersteunen, maar het zelfs moeilijk maken om de voorspellingen te betwisten. 

"We ontdekten een specifiek patroon van afkoeling van de oceaan ten zuiden van Groenland en een ongewone opwarming voor de kust van de VS - wat erg karakteristiek is voor een vertraging van de "Atlantic overturning", het Golfstroomsysteem", zei de belangrijkste auteur van de nieuwe studie, Levke Caesar van het PIK. Het Golfstroomsysteem omvat zowel de warme oppervlaktestroom van de Golf van Mexico naar Europa, als de koude diepwaterstroom die koud water in de tegenovergestelde richting brengt.

"Het patroon is zo goed als een vingerafdruk van het verzwakken van deze oceaanstromingen", zo voegde Caesar eraan toe op de website van het PIK. 

Als de stromingen vertragen, brengen ze minder warmte naar het noorden, wat een uitgebreide afkoeling van het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan veroorzaakt, het enige gebied in een oceaan dat afgekoeld is gedurende de opwarming van de aarde. Tegelijkertijd schuift de Golfstroom op naar het noorden en dichter naar de kust, wat een opwarming veroorzaakt van het water langs de noordelijke helft van de Atlantische kust van de VS. 

 "Dat gebied is sneller opgewarmd dan de meeste andere delen van de wereldoceanen gedurende de laatste decennia", zei mede-auteur Vincent  Saba van het NOAA-laboratorium in Princeton. "Dit specifieke patroon van oceaantemperaturen is voorspeld door hoge-resolutie computersimulaties van de gevolgen van een toename van de CO2-niveaus in de atmosfeer - nu is het ook bevestigd door metingen." 

Door het vertragen van het Golfstroomsysteem warmt het water voor het noordelijke deel van de Atlantische kust van de VS sterk op, en koelt de Atlantische Oceaan ten zuiden van Groenland af, zo blijkt uit de metingen. Illustratie: L. Caesar/PIK

Meest overtuigende bewijs

Wetenschappers onderzoeken al tientallen jaren de dynamiek achter het Golfstroomsysteem, en computersimulaties voorspellen over het algemeen dat het zal verzwakken ten gevolge van de door mensen veroorzaakte opwarming van de aarde. Maar of dit reeds aan het gebeuren was, was tot nu toe niet duidelijk, omdat er een gebrek was aan directe metingen van de stromingen op lange termijn. 

Dat is nu niet langer het geval. "De bewijzen die we nu kunnen aanbrengen, zijn de meest overtuigende tot op de dag van vandaag", zei Stefan Rahmsdorf van het PIK, die de studie bedacht heeft. "We hebben al de beschikbare reeksen van gegevens over de temperatuur aan het oppervlak van de zee geanalyseerd, gegevens die gaan van het einde van 19e eeuw tot nu."

"Het specifieke patroon dat we gevonden hebben in de metingen, lijkt volkomen op wat voorspeld wordt door computersimulaties van de gevolgen van een vertraging van het Golfstroomsysteem, en ik zie er geen andere plausibele verklaring voor", zei Rahmsdorf. Het blijkt dat niet alleen het patroon in de ruimte overeenstemt tussen de voorspellingen en de waarnemingen, maar ook de veranderingen met de seizoenen. 

We beginnen nog maar net de gevolgen van dit proces zonder voorgaande te begrijpen - maar ze zouden wel eens erg ontwrichtend kunnen zijn."

Klimatoloog Alexander Robinson

Door de mens veroorzaakte opwarming belangrijkste verdachte

De verzwakking van de stromingen wordt veroorzaakt door een aantal factoren die gelinkt kunnen worden aan de opwarming van de aarde door het broeikaseffect.

Het Golfstroomsysteem wordt aangedreven door de verschillen in de densiteit - de dichtheid - van het oceaanwater: als het warme en daardoor lichtere water van het zuiden naar het noorden reist, wordt het kouder en dus ook dichter en zwaarder - wat maakt dat het zinkt naar de diepere lagen van de oceaan, en op die grote diepte terugvloeit naar het zuiden. 

"Maar door de opwarming van de aarde verdunt de toegenomen neerslag en ook het smeltwater van het zee-ijs aan de Noordpool en van de Groenlandse ijskap, het water in het noorden van de Atlantische Oceaan, waardoor het water minder zout wordt. Minder zout water is minder dicht en dus ook minder zwaar, wat het moeilijker maakt voor het water om van het oppervlak naar de diepten te zinken", zei mede-auteur Alexander Robinson van de Universidad Complutense de Madrid op de website van PIK. 

Er wordt al lang gediscussieerd over de vraag of het Golfstroomsysteem zou kunnen instorten en stilvallen, wat een kantelmoment in het systeem van de aarde zou zijn. De huidige studie houdt zich niet bezig met de toekomst van het systeem, maar analyseert de veranderingen gedurende de laatste honderd jaar. Desondanks waarschuwt Robinson: "Als we niet snel de opwarming van de aarde stoppen, moeten we een verdere vertraging van het Golfstroomsysteem verwachten op langere termijn. We beginnen nog maar net de gevolgen van dit proces zonder voorgaande te begrijpen - maar ze zouden wel eens erg ontwrichtend kunnen zijn."

Eerdere studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat een vertraging van het Golfstroomsysteem de stijging van het zeeniveau verergert voor steden als New York en Boston aan de oostkust van de VS.

Andere studies tonen aan dat de veranderingen in de temperatuur van het oppervlak van de Atlantische Oceaan de weerpatronen in Europa beïnvloeden. Meer bepaald de hittegolf van 2015 in Europa is gelinkt aan de recordkoude in het noorden van de Atlantische Oceaan dat jaar - dit op het eerste gezicht paradoxale effect doet zich voor omdat een koude noordelijke Atlantische Oceaan patronen in de luchtdruk bevordert die warme lucht van het zuiden naar Europa doen stromen. 

De studie van Caesar, Rahmsdorf en het team is gepubliceerd in "Nature".

De hittegolf van 2015 in Europa wordt gelinkt aan de afkoeling van de noordelijke Atlantische Oceaan. (Foto: een bezoeker van de Milan Expo 2015 zoekt verkoeling).

Resultaten bevestigd door tweede studie

De resultaten van de studie worden bevestigd door een tweede studie, door een team rond David Thornalley van het University College London, die gepubliceerd is in hetzelfde nummer van "Nature".  Die studie kijkt naar het klimaat op aarde in het verleden, op basis van sedimenten, afzettingen op onder meer de zeebodem, om de veranderingen in het Golfstroomsysteem van de laatste 1.600 jaar te reconstrueren. 

De studie geeft een onafhankelijke bevestiging voor de conclusie dat de circulatie op dit ogenblik zwakker is dan ze in de laatste duizend jaar - minstens - geweest is. 

"Verschillende lijnen van bewijsvoering komen samen om nu een consistent beeld te schetsen, en ze wijzen allemaal op dezelfde verzwakking van het systeem sinds de jaren 50", zei Rahmsdorf. 

"Het is - wetenschappelijk gezien dan toch - geruststellend dat de huidige twee studies samen tot dezelfde conclusie komen, namelijk dat de Noord-Atlantische Diepwaterpomp in een tamelijk zwakke staat verkeert. In de context van toekomstige scenario's over de klimaatverandering, en een mogelijke instorting van de Diepwaterpomp als gevolg van het afsmelten van de Groenlandse ijskap, is dit echter minder geruststellend, aangezien een verzwakte Diepwaterpomp kan leiden tot aanzienlijke veranderingen in de klimaat- en neerslagpatronen doorheen het noordelijk halfrond", zo besloot de Amerikaanse geofysicus Summer K. Praetorius, die in hetzelfde nummer van Nature een "News and Views" over het onderwerp heeft geschreven.