Földtudományi FigyelőMúlt a jövő szolgálatában – Megforduló áramlat éghajlati fordulatokkal

Az Atlanti-óceánban egy hatalmas „szállítószalag” a forró égövből meleg víztömeget juttat az észak-atlanti térségbe, ahol lehűl, lesüllyed, majd dél felé áramolva visszatér kiindulási helyére. Ez a cirkulációs rendszer fontos szereplője a globális klímának, hiszen szabályozza bolygónk – elsősorban az Arktisz és Európa – időjárási mintázatait. Egyre több bizonyíték utal arra, hogy ez a rendszer fokozatosan lassul, és néhány kutató attól tart, hogy ennek olyan jelentős következményei lehetnek, mint például hőmérséklet-visszaesés Európában, vagy az Egyesült Államok...

Az Atlanti-óceánban egy hatalmas „szállítószalag” a forró égövből meleg víztömeget juttat az észak-atlanti térségbe, ahol lehűl, lesüllyed, majd dél felé áramolva visszatér kiindulási helyére. Ez a cirkulációs rendszer fontos szereplője a globális klímának, hiszen szabályozza bolygónk – elsősorban az Arktisz és Európa – időjárási mintázatait.

Egyre több bizonyíték utal arra, hogy ez a rendszer fokozatosan lassul, és néhány kutató attól tart, hogy ennek olyan jelentős következményei lehetnek, mint például hőmérséklet-visszaesés Európában, vagy az Egyesült Államok keleti partvidéki vizeinek felmelegedése, amik potenciálisan veszélyeztethetik a halászatot és drasztikusan növelhetik a hurrikánok számát, intenzitását.

A Nature Communications hasábjain megjelent új tanulmány bemutatja, milyen hamar szembesülnénk egy továbbra is gyengülő rendszer esetén a változások következményeivel. A Kolumbia Egyetem Lamont-Doherty Obszervatóriumának kutatói a Norvég Kutatóközponttal (NORCE) együttműködve rendkívüli pontossággal határozták meg az időeltolódásokat a múltbéli, óceáni szállítószalagban bekövetkező, és a nagyobb éghajlati változások között.

A kutatócsoport a jelenlegi óceáni működés egyik kulcsterületét – az ún. atlanti meridionális áramlási rendszert (AMOC: Atlantic Meridional Overturning Circulation) vizsgálta. A szakemberek igazolták, hogy az AMOC egy 13 ezer évvel ezelőtt történt jelentős, hirtelen bekövetkező lehűlés előtt nagyjából 400 évvel kezdett gyengülni, majd egy 11 ezer évvel ezelőtt váratlanul beköszöntő felmelegedést megelőzően ugyancsak 400 évvel indult ismét erősödésnek.

1. ábra. Az atlanti meridionális áramlási rendszer egyszerűsített ábrája, amely meleg vizet szállít a trópusok felől (vörös nyilak) az észak-atlanti térségbe. Ott a víztömeg lehűl, majd lesüllyed, mielőtt újból dél felé kezdene áramlani (sárga nyilak). Ez a folyamat fontos szerepet játszik a térség, valamint a bolygó éghajlatának szabályozásában. A pont és a csillag a fúrómagok mintavételi helyeit mutatja.
(Forrás: Columbia University).

Mostanáig nehezen lehetett eldönteni, hogy ebben az óceáni szállítórendszerben bekövetkező múltbéli változások a hirtelen éghajlati váltások előtt vagy után következtek-e be, meg-megszakítva a legutóbbi jégolvadási folyamatokat az északi féltekén. Felülkerekedve a kihíváson, a kutatócsoport a Norvég-tenger aljzatáról származó üledékes fúrómagokat, tavi üledékes mintákat, valamint Grönlandról származó jégmagokból nyert adatokat kapcsoltak össze.

A kutatók leginkább a radiokarbon (14C) kormeghatározási módszert alkalmazzák valamely üledék korának meghatározásakor: megmérik az ősmaradványban lévő 14-es szénizotóp mennyiségét, felfedve, hogy milyen hosszú ideje halott az adott organizmus, és így mennyi idős a fosszíliát bezáró kőzet. Ez a módszer kissé bonyolultabb az óceáni üledékek esetén, mivel a 14C a légkörben keletkezik, és a szénnek időre van szüksége, hogy megtegye útját az óceánon keresztül. Mire elér a vízoszlop aljára, a szénizotóp már a több száz vagy több ezer éves kort is elérheti. Így a kutatóknak más módszer után kellett folyamodniuk az óceáni üledékrétegek fúrómagjainak vizsgálatához.

Ehhez segítségül egy közeli tóból származó üledékminták radiokarbon meghatározását végezték el. Az idős rétegek olyan bomló növényeket tartalmaznak, amelyek közvetlenül 14-es szénizotópokat vontak ki a légkörből, így a kutatók meghatározhatták az egyes szintek korát. Ezután jó néhány technikát kipróbáltak, hogy időben és térben is egyeztessék a tóból, illetve a tengeraljzatról származó mintákat. Ehhez két izlandi vulkán egykori kitörései során kiszóródó és egymásra rakódó hamurétegek szolgáltattak segítséget. Ezzel a kutatók megkapták az egyes tengeri üledékrétegek pontos korát.

Ezt követően összehasonlították a tengeri üledékek valós korát azokkal az adatokkal, melyek a mély óceán 14C mérései során keletkeztek. A kettő különbségéből egy közelítést adtak arra nézve, hogy a légköri 14-es szénizotópoknak mennyi időbe telt elérni a tengeraljzatot. Más szavakkal kifejezve kiderítették, hogy a víz milyen sebességgel süllyed le ezen a területen, amely folyamat elengedhetetlen az AMOC keringésének fenntartásához és pontosabb megismeréséhez. Így tulajdonképpen egy kronológiai adatsort kaptak az egyik legjelentősebb óceáni áramlási rendszerről.

A kirakós utolsó darabjaként elemezték a Grönlandról származó jégmagokat, hogy tanulmányozzák a hőmérsékleti és éghajlati változásokat ugyanezen időszakra vetítve. A jégminták 10-es berilliumizotóp mérései segítettek a kutatóknak pontosan összekapcsolni a magokból származó információt a szénizotópos mérések adataival. Mindkét adatsort egy idővonalra helyezték (2. ábra), így már össze tudták hasonlítani az események sorrendjét, felfedve az óceáni áramlás változásai és a hirtelen éghajlati váltások összefüggéseit.

2. ábra. A tanulmány szerint az atlanti meridionális áramlási rendszer erősségében (kék vonal) jelentkező változás pár száz évvel megelőzte az éles és meredeken változó hőmérsékletet Grönlandon (vörös vonal), amely a fiatal driász hideg időszak kezdetét és végét jelöli (szürke kiemelés középen). (Forrás: Columbia Universty).

Az összesített adatok tanúsága szerint a gyengülés időben a bolygó legutóbbi erős lehűlési eseményéhez köthető, amelyet a szakemberek fiatal driász időszakként emlegetnek. Az óceáni cirkuláció e hirtelen bekövetkező váltás előtt mintegy fél évszázaddal kezdett lassulni, de ahogyan az éghajlat fokozatosan elkezdett változni, a grönlandi hőmérséklet több fokkal lecsökkent.

Ellentétes előjellel ugyan, de hasonló folyamat jellemezte a hideg időszak végét is. Az áramlás körülbelül négy évszázaddal azelőtt erősödött fel, hogy a légkör felmelegedése megkezdődött volna, véget vetve az eljegesedési időszaknak. Amikor a jégolvadás megindult, Grönland gyorsan melegedett, a hőmérséklet néhány évtized alatt jelentősen emelkedett, a gleccserek olvadását és a tengeri jég csökkenését eredményezve az észak-atlanti térségben.

A kutatók számára egyelőre még nem teljesen világos, miért alakult ki ekkora időkülönbség az AMOC tulajdonságaiban bekövetkező átalakulások és az éghajlati változások között ezen a területen. Emellett azt is nehéz megállapítani, hogy a gyűjtött adatok miként használhatók fel a Föld jövőbeli éghajlati változásainak előrejelzéséhez. A friss vizsgálat szerint a tárgyalt áramlási rendszer „alig” 150 évvel ezelőtt újra gyengülni kezdett, habár a jelenlegi körülmények kissé eltérnek a legutóbbi eseményt jellemzőktől. A globális hőszabályozás sokkal kisebb volt akkoriban, tengeri jég pedig még a new york-i kikötő vonalától jóval délebbre is volt. Emellett az óceán szerkezete sokban különbözött a napjainkban ismerttől, ráadásul az áramlás múltbéli gyengülése sokkal drámaibb volt, mint azt eddig a jelenlegi tendencia mutatja.

A mostani tanulmány leginkább abban segíthet, hogy a kutatók jobban megértsék a változások részletes fizikai jellemzőit, és az ebből származó adatokat, tapasztalatokat be tudják építeni azokba a klimatikus modellekbe, amelyek az atlanti meridionális áramlási rendszer és az éghajlatváltozások kapcsolatát vizsgálják. A modellek finomhangolása pedig sokkal pontosabbá tehetik az éghajlati előrejelzéseket.

Szoucsek Ádám

Természet Világa

Kapcsolódó cikkek

{{ image }}

{{ title }}

{{ comments }}
{{ author }}
{{ image }}

{{ title }}

{{ comments }}
{{ author }}
{{ image }}

{{ title }}

{{ comments }}
{{ author }}