Tại sao băng xuống biển mùa đông gần Greenland Spells Cool Climate For Europe

Một trong những đặc điểm ấn tượng nhất của biến đổi khí hậu gần đây là sự suy giảm của mùa hè băng biển Bắc cực. Những tác động của mất băng mùa hè này đối với xã hội miền bắc, trên Hệ sinh thái Bắc cựcvà cả khí hậu tại địa phương và xa hơn ngoài khơi, đã được cảm nhận.

Ít được biết đến hơn là những thay đổi mạnh mẽ của băng biển mùa đông ở các khu vực như Greenland và Iceland Sea, nơi sự giảm bớt trong những năm 30 vừa qua là vô song kể từ 1900, khi các kỷ lục băng trong khu vực bắt đầu.

Trong một nghiên cứu công bố Thiên nhiên biến đổi khí hậu, chúng tôi cho thấy sự mất mát của băng biển ở khu vực dưới cực này đang ảnh hưởng đến việc sản xuất nước dày đặc tạo thành phần sâu nhất của Lưu hành quay vòng Đại Tây Dương (AMOC). AMOC là một vòng tuần hoàn đại dương mang nước ấm từ vùng nhiệt đới về phía bắc ở các tầng trên của Đại Tây Dương với dòng nước lạnh chảy ngược về phía nam ở độ sâu. Như vậy, ảnh hưởng của những thay đổi này có thể có nghĩa là khí hậu mát mẻ hơn ở phía tây châu Âu.

Sự mất mát của băng biển mùa đông

Phần lớn nước dày đặc trong AMOC được sản xuất ở vùng biển Greenland và Iceland thông qua việc truyền nhiệt và hơi ẩm từ đại dương vào khí quyển. Sự truyền nhiệt làm cho nước bề mặt ở những vùng này lạnh hơn, mặn hơn và đặc hơn, dẫn đến đảo ngược đối lưu của cột nước. Nó cũng phục vụ để làm ấm bầu không khí ở khu vực này trên thế giới, thường dẫn đến sự hình thành đám mây đặc biệt nhìn thấy trong hình ảnh vệ tinh của khu vực.

Bao nhiêu sự truyền nhiệt, hoặc cưỡng bức khí quyển, xảy ra phụ thuộc vào độ lớn của chênh lệch nhiệt độ không khí-biển và tốc độ gió bề mặt. Kết quả là, nó thường lớn nhất gần rìa băng biển nơi không khí cực lạnh và khô trước tiên tiếp xúc với nước mặt ấm.

đồ họa đăng ký nội tâm

bão Bắc cựcR / V Knorr trong điều kiện bão gần Iceland, nơi có sự truyền nhiệt và hơi ẩm lớn từ đại dương vào khí quyển. Kjetil Våge

Biển băng và biển đối lưu

Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi chỉ ra rằng sự rút lui của băng biển mùa đông đã dẫn đến việc giảm cường độ đối lưu đại dương ở vùng biển Greenland và Iceland. Những thay đổi này làm tăng khả năng truyền nhiệt từ đại dương vào khí quyển ở các khu vực này ít hơn, dẫn đến AMOC yếu hơn, điều này có nghĩa là nước ít cận nhiệt đới được đưa về phía bắc và cuối cùng là làm mát châu Âu.

Ngoài lực lượng khí quyển lớn, sự đối lưu đại dương thường xảy ra ở những khu vực có độ tương phản mật độ thẳng đứng yếu, thường là trong một dòng hải lưu kín được gọi là một con quay xoáy. Điều này giúp cho việc đảo ngược đối lưu dễ dàng mở rộng đến độ sâu lớn hơn trong đại dương. Cho đến gần đây, các con quay ở Biển Greenland và Iceland, điều kiện tiên quyết cho sự đối lưu đại dương đã nằm gần rìa băng và do đó, lực lượng khí quyển lớn, dẫn đến đảo ngược đối lưu sâu.

Tuy nhiên, sự rút lui mùa đông của băng biển hiện đã làm dịch chuyển các khu vực có khí quyển lớn nhất buộc phải rời xa những con quay này. Nói cách khác, các khu vực nơi lực cưỡng bức lớn nhất và các khu vực dễ bị đối lưu đại dương sâu nhất đã di chuyển xa nhau. Kể từ các 1970, điều này đã dẫn đến việc giảm gần như% 20% về cường độ của lực lượng này, hoặc truyền nhiệt từ đại dương vào khí quyển, trên các con quay của Iceland và Greenland.

nồng độ nước đáR / V Knorr trong điều kiện bão gần Iceland, nơi có sự truyền nhiệt và hơi ẩm lớn từ đại dương vào khí quyển. Kjetil VågeTác động đến đại dương và châu Âu

Sử dụng mô hình đại dương nhiều lớp, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của lực lượng khí quyển giảm này. Ở Biển Greenland, chúng tôi cho thấy rằng việc giảm lực lượng có thể sẽ dẫn đến một sự chuyển đổi cơ bản trong bản chất của sự đối lưu đại dương ở đó. Thật vậy, kết quả mô hình của chúng tôi cho thấy một sự thay đổi từ trạng thái đối lưu độ sâu trung gian sang trạng thái đối lưu nông.

Vì Biển Greenland cung cấp phần lớn nước ở giữa độ sâu lấp đầy Biển Bắc Âu, quá trình chuyển đổi này có khả năng thay đổi đặc điểm nhiệt độ và độ mặn của những vùng biển này. Ở biển Iceland, chúng tôi chứng minh rằng việc tiếp tục giảm lực lượng khí quyển có khả năng làm suy yếu lưu thông đại dương địa phương gần đây đã được chứng minh là cung cấp một phần ba lượng nước dày đặc cho phần sâu của AMOC.

Quan sát, proxy và mô phỏng mô hình đề xuất rằng sự suy yếu của AMOC gần đây đã xảy ra và các mô hình dự đoán rằng sự chậm lại này sẽ tiếp tục. Sự suy yếu của AMOC sẽ có tác động mạnh mẽ đến khí hậu của Bắc Đại Tây Dương và Tây Âu. Đặc biệt, nó sẽ làm giảm lượng nước ấm được vận chuyển ở bề mặt về phía tây châu Âu. Điều này sẽ làm giảm nguồn nhiệt giữ cho khí hậu trong khu vực lành tính.

Mặc dù có nhiều tranh luận liên quan đến động lực học của AMOC, một cơ chế được đề xuất cho sự suy giảm hiện tại và được dự đoán của nó là làm tươi nước mặt - ví dụ do nước tan chảy từ dải băng Greenland. Độ mặn thấp hơn làm giảm mật độ của nước mặt, khiến việc đối lưu đại dương khó xảy ra hơn.

Tuy nhiên, phần lớn lượng nước thải này có khả năng được xuất khẩu về phía xích đạo thông qua hệ thống hiện tại ranh giới bao quanh Greenland. Điều này hạn chế sự lây lan trực tiếp vào các con quay ở Biển Greenland và Iceland, nơi xảy ra sự đối lưu đại dương. Do đó, công việc tiếp theo là cần thiết để xác định cách thức và địa điểm - và vào khoảng thời gian nào - vùng nước ngọt này tràn ngập Bắc Đại Tây Dương.

Tuy nhiên, kết quả của chúng tôi cho thấy các cơ chế khác có thể làm chậm AMOC có thể đang hoạt động, chẳng hạn như giảm cường độ của khí quyển buộc kích hoạt sự đảo ngược đối lưu ở Greenland và Iceland Sea. Quá trình này cũng sẽ dẫn đến sự chậm lại của AMOC, một lần nữa làm giảm sự nóng lên mà châu Âu trải qua. Kết quả của chúng tôi củng cố ý tưởng rằng một châu Âu ấm áp đòi hỏi Bắc Đại Tây Dương lạnh lẽo, cho phép truyền nhiệt và hơi ẩm lớn từ đại dương vào khí quyển. Do đó, Bắc Đại Tây Dương ấm lên cùng với sự rút lui liên quan của băng biển mùa đông do đó có khả năng dẫn đến sự hạ nhiệt của châu Âu thông qua sự suy giảm của AMOC.

Liệu những chuyển nhượng này có tiếp tục giảm trong tương lai hay không vẫn là một câu hỏi mở, cũng như tác động của chúng đối với khí hậu AMOC và châu Âu.

Giới thiệu về tác giảConversation

Kent Moore là giáo sư vật lý tại Đại học Toronto.
Ian Renfrew là Giáo sư Khí tượng học tại Đại học East Anglia.
Kjetil Våge là nhà khoa học nghiên cứu về hải dương học vật lý tại Đại học Bergen.
Robert Pickart là nhà khoa học cao cấp về Hải dương học vật lý tại Viện Hải dương học Woods Hole.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.