AMOC:s kallblobb har försvunnit

Kampen mellan klimathypoteserna, rond 4:

”Strålningsdrivarna”
vs.
”Polarvirvelsvakterna”

För första gången har läran om CO₂ och växthusgasernas roll i klimatet fått en seriös utmanare i form av en heltäckande hypotes om vad som driver klimatet och dess förändringar: hypotesen om Polarvirvelsvakterna. Enligt denna nya hypotes är det naturliga variationer i den mot polerna riktade meridionella transporten av värme och luftfuktighet som styr klimatförändringarna.[1][2] Den här artikeln är den fjärde i en serie som utvärderar Polarvirvelsvakt-hypotesen. Artikeln publicerades först på engelska på Watts Up With That, här.

Alarmister älskar att spekulera om tipping points. En av favoriterna är att den termohalina cirkulationen i Nordatlanten, alltså AMOC, ska stänga ner [Atlantic Meridional Overturning Circulation].[3] AMOC är en central del av det globala värmetransportsystemet. I Nordatlanten transporterar den ungefär 50 gånger mer emergi än vad hela mänskligheten förbrukar (cirka 1 petawatt=10¹⁵ W). Så här bittert kallt skulle klimatet kunna bli i Norden om den helt kollapsade:[4]

Figur 1. Simulerat utfall av en nedstängd AMOC. Allt blir avsevärt varmare, utom Nordatlanten och norra Europa. Källa: [5]

En kollapsad AMOC skulle dessutom leda till en mängd följdeffekter till följd av globala fjärrkopplingar (tele-connections). I en uppmärksammad rapport varnas för att en försvagning av AMOC skulle öka risken för ”kaskader av problem” för andra viktiga klimatsystem, ”som Antarktis istäcke, tropiska monsunsystem och Amazonas regnskog”.[6] Effekterna av en klimatförändring skulle även uppstå på många andra områden. Stormigare väder, fler översvämningar, kollapsad planktonproduktion och utbredd syredöd i haven (anoxi) förutspås. Frågan om AMOC:s förehavanden är därför av stort intresse.

Kallblobben

AMOC är som ett gigantiskt transportband av energi. Den drivs primärt av den så kallade ’Grönlandspumpen’: varmt och salt vatten från Golfströmmens förlängning norrut möter de kalla havsströmmarna utanför sydöstra Grönland. Där sjunker de till botten som ett enormt ’vattenfall’ med mer än 3 000 meters fallhöjd (vid Danmarkssundets tröskel). Det tunga, kalla vattnet flyter sedan söderut ända till Södra Oceanen, innan det vänder norrut igen.

En central del av AMOC är konvektionsområdet söder om Island och Grönland, där vi har den Nordatlantiska havsvirveln. Havsströmmen roterar moturs runt den så kallade ’kallblobben’ (cold blob):

Figur 2. Den termohalina cirkulationen i Nordatlanten tillsammans med ytvattenstemperaturens trend från 1993 till 2021. Runt kallblobben med djupkonvektion strömmar AMOC moturs.

Kallblobben finns inte bara på ytan utan går långt ner på djupet:[7]

Figur 3. Havsvärmens förändring för de översta 2000 meterna, från 1958–2023, [4] baserad på [7, fig 7]

Hypotesen om att AMOC håller på att försvagas bygger på att kallblobben finns där som ett långsiktigt klimatfenomen i norra Atlanten.[8] AMOC:s styrka är nämligen starkt positivt korrelerad med kallblobbens temperatur.[9] En kallare kallblobb motsvarar en långsammare AMOC.

Kallblobben försvinner!

Men nu visar det sig att den befarade inbromsningen av AMOC har kommit av sig. Flödesdata från havsdjupet visar på stabila flöden de senaste 24 åren. Detta beskrevs i artikel på WUWT här, och på KU här.

Dessutom har kallblobben mer eller mindre försvunnit under de senaste åren:
https://www.youtube.com/watch?v=rfKXLPJxDog

Figur 4. Animering av ytvattentemperaturerna i norra Atlanten, årliga anomalier för 2013-2023 jämfört med genomsnitt för perioden 1979-2010. Månadsdata visar att det är främst under sommar och höst som kallblobben försvunnit mätt som en anomali, medan den ännu finns där under vårarna. Data: ECMWF ERA5

Men om vi ser på utvecklingen över längre tid för ytvattentemperaturen i området finner vi ingen nämnvärd trend, utan en oscillering:

Figur 5. Ytvattnets temperaturavvikelse i grader C i Nordatlanten (50N-65N; 50W-10W). Klimatskiften är markerade med gult, se diskussion av dessa här. Datakälla: NOAA ERSST V5

Kallblobben kommer och går i multidekadala cykler. Särskilt kalla var de 30 åren från 1970-1995. Och detta gäller inte bara för ytvattnet, utan i lika hög grad på djupet: även djupvattnets värmeinnehåll oscillerar i takt med förändringen av ytvattentemperaturen:

Figur 6. Värmeinnehållet i djupvattnet ner till 1000 meters djup i Nordatlanten. Klimatskiftet 1995-2005 är markerat med gult. Diagram från Met Office.

AMOC kallas även för den termohalina cirkulationen, där ordet -halin betyder salt. AMOC handlar alltså inte bara om transport av värme, utan även om transport av salt. Avgörande för cirkulationen är vattnets densitet: ju kallare och saltare vattnet är, desto tyngre vatten. Sältan kommer sig av att AMOC passerar tropikerna där avdunstningen är hög och därmed ökar salthalten i Golfströmmen.

När Golfströmmen (och dess förlängning) flyter norrut sker avkylning genom avdunstning av det varma ytvattnet och genom att värme avges till de kallare omgivningarna. Detta ökar salthalten och därmed havsvattnets densitet i området. Salthalten avgör styrkan i cirkulationen: saltare vatten sjunker snabbare till botten och driver på den.

Man kan säga att AMOC cirkulerar eftersom havsvattnet i Nordatlanten är salt –  och vattnet är salt just för att AMOC:s volymtransport norrut är så stor. Men detta skapar samtidigt en negativ återkoppling: när vi periodvis får ökade inflöden av färskvatten i Nordatlanten påverkas cirkulationen i AMOC negativt. Färskvatten tillförs som smältvatten från Grönland samt även från Arktis som isexport genom Framsundet.

Även salthalten uppvisar oscillationer:

Figur 7. Förändringar i salthalt i Nordatlantens djupvatten mätt som anomali för färskvattenvolym (LFC). Klimatskiftet 1995-2005 är markerat med gult. Källa: [10]

Observationer visar att det på decennieskala sker stora sötvattenshändelser i kallblobbsområdet. Analys av innehållet av färskvatten (‘LFC’ i figur 7) visar på decennielånga perioder av uppfriskning med början omkring 1965, 1980 och 2010. Dessa händelser har kallats ”stora salthaltsanomalier”. De verkar vara en naturlig del av variabiliteten i de Arktiska och i Atlanten och har inträffat åtminstone under det senaste århundradet.[10]

Ökat inflöde av sötvatten (som har lägre densitet än saltvatten) sänker salthalten i de övre lagren, vilket leder till ett kallt, sött och lätt övre lager när det väl har kylts ned av atmosfären, dvs. vi får en kallblobb. Som ett resultat av detta försvagas AMOC.

Det finns dock en tidsfördröjning i detta mönster. Omvandlingen av vattenmassor från varmt till kallt på höga latituder har visat sig föregå den observerade AMOC vid 45∘N med 5-6 år. Detta driver den pågående återhämtningen av AMOC som vi nu ser återspeglas i att den kalla blobben tynar bort.[11]

Oscillationer kännetecknar klimatsystemet

Oscillationer är inte begränsade till kallblobben eller AMOC. Motsvarande variationer över tid sker i havsisens utbredning i Arktis, i olika havsströmmar, samt i luften ända upp till stratosfären. Hela klimatsystemet på norra halvklotet kännetecknas av snarlika variationer.[12]

De långsiktiga variationerna i den atlantiska multidekadala oscillationen (AMO) och den nordatlantiska oscillationen (NAO), eller dess nära släkting den Arktiska oscillationen, visar alla på samstämmiga omslagspunkter i sina kumulativa värden. Oscillationerna i kallblobben och NAO är nära länkade på en multidekadal skala.[8][13]

Som ett exempel på dessa multidekadala svängningar kan vi se hur den arktiska oscillationen korrelerar med havsisens utbredning i Arktis, liksom med solens variationer:

Figur 8. Den arktiska oscillationen som ett kumulativt, avtrendat index över tid visas i blått (vänster skala, inverterad). Isutbredningen i Arktis vid sin miniminivå i september visas i brunt (höger skala, Mkm²). De 44-åriga solcykelminima (2*22 år) är markerade med gult.[13] Isutbredningen är hämtad från satellitdata från 1979, dessförinnan från rekonstruktionen i [14].

Enligt hypotesen om polarvirvelsvakterna är dessa svängningar kopplade till hur solvariationer påverkar styrkan i polarvirveln samt den meridionala transporten (solcykelvariationer indikeras med de gula fläckarna som visar solcykelminima i figur 8). Detta är bara ett exempel. En hel rad liknande svängningssamband beskrivs närmare i figur 9 i Appendix.

Sammanfattning

Enligt hypotesen om polarvirvelsvakterna är klimatets främsta kännetecken att det har naturliga variationer som oscillerar på olika tidshorisonter. Dessa svängningar styr klimatförändringarna via värmetransport. AMOC:s ’värmetransportband’ är en central del av det komplexa värmetransportsystem som hjälper vårt klimat att reglera sig självt.

AMOC:s styrka varierar i oregelbundna cykler. Även kallblobben är i sig ett cykliskt fenomen. Det gäller både ytvattentemperatur och salthalt (figur 5 och 7).

Förespråkarna för tipping point-händelser spekulerar i att klimatet fungerar som ett närmast linjärt system av strålningsdrivning (radiative forcing) från växthusgaser. IPCC ger antropogena utsläpp av växthusgaser huvudrollen i sina spekulationer om AMOC:s utveckling, inklusive påhittade framtida brytpunkter.[3] Att det finns naturliga variationer är relevant för all analys av AMOC, men lämnas därhän.

Appendix: Multidekadal klimatvariation och meridional transport

Figur 9. Illustration av olika multidekadala klimatskiften och deras kopplingar till klimatregimer och -skiften. Från figur 11.10 i [1].

a) Svart linje: Aleutiska Lågtrycket – Isländska lågtrycket: 25 års glidande korrelation som en proxy för polarvirvelstyrka.
Grå linje: kumulativt index för arktiska oscillationen vintertid (DJF).

b) Svart linje: 4,5-årigt genomsnitt av AMO-index.
Grå linje: kumulativt NAO-index 1870-2020, avtrendat under kall säsong (genomsnitt för nov-apr).

c) Avtrendat årligt genomsnittligt kumulativt PDO-index, 1870-2018.
Svarta prickar markerar åren 1925, 1946, 1976 och 1997 då det skedde regimskiften i PDO.

d) Svart linje: zonalt atmosfäriskt cirkulationsindex, kumulativ anomali.
Grå linje: 1900-2020 inverterad avtrendad årlig skillnad i dygnets längd.

e) Årlig global yttemperatur, avtrendat. Genomsnittsvärden, 10 år.

f) Streckad linje: 8,2- 16,6 års bandpass av månadsmedelvärdet för totala antalet solfläckar. Grå linje, 6,6-11 års bandpass av det månatliga AMO-indexet.
Svart linje: inverterad 20-årig löpande korrelation av band-pass solfläcks- och AMO-data.
Svarta prickar: samma som i c, vilka här visar deras position i förhållande till solminima.

Referenser

[1] Vinós, Javier, Climate of the Past, Present and Future: A scientific debate, 2nd ed., Critical Science Press, 2022.

[2] Vinós, Javier. Solving the Climate Puzzle: The Sun’s Surprising Role, Critical Science Press, 2023.

[3] IPCC SROCC “Extremes, Abrupt Changes and Managing Risks”, Chapter 6.7, https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/3/2022/03/08_SROCC_Ch06_FINAL.pdf

[4] Is the Atlantic Overturning Circulation Approaching a Tipping Point?, Stefan Rahmstorf, Oceanography 2024, https://doi.org/10.5670/oceanog.2024.501

[5] Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation, Ditlevsen, P., Ditlevsen, S., Nature 2023, https://doi.org/10.1038/s41467-023-39810-w

[6] Overlooked possibility of a collapsed Atlantic Meridional Overturning Circulation in warming climate, Liu och 3 medförfattare, Science 2017, https://doi.org/10.1126/sciadv.1601666

[7] Exceeding 1.5°C global warming could trigger multiple climate tipping points, Armstrong McKay och 5 medförfattare, Science 2022, https://doi.org/10.1126/science.abn7950

[8] Improved Quantification of the Rate of Ocean Warming, Cheng och 3 medförfattare, AMS 2022, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-21-0895.1

[9] North Atlantic Oscillation contributes to the subpolar North Atlantic cooling in the past century, Fan och 3 medförfattare, Clim Dyn 2023, https://doi.org/10.1007/s00382-023-06847-y

[10] Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation, Caesar och 4 medförfattare, Nature 2018, https://doi.org/10.1038/s41586-018-0006-5

[11] Arctic freshwater impact on the Atlantic Meridional Overturning Circulation: status and prospects, Thomas W. N. Haine, 2023
https://doi.org/10.1098/rsta.2022.0185

[12] Surface predictor of overturning circulation and heat content change in the subpolar North Atlantic, Desbruyères och 3 medförfattare, EGU Ocean Science 2019, https://doi.org/10.5194/os-15-809-2019

[13] Coupled stratosphere-troposphere-Atlantic multidecadal oscillation and its importance for near-future climate projection, Omrani och 6 medförfattare, Nature 2022, https://doi.org/10.1038/s41612-022-00275-1

[14] Periodicities observed in the solar and geomagnetic indexes and in SABER thermospheric infrared power measurements, Nowak och 4 medförfattare, Science 2024, https://doi.org/10.1016/j.jastp.2024.106234

[15] On assessment of the relationship between changes of sea ice extent and climate in the Arctic, Alekseev och 2 medförfattare, 2015, https://doi.org/10.1002/joc.4550

De tidigare ronderna finns här: 1, 2, 3

+1