Több évtizedes ingadozás
A sztratoszféra, a troposzféra és az Atlanti-óceán több évtizedes összekapcsolt ingadozása
A 2022-ben megjelent tanulmány azt vizsgálja, hogy az északi félteke éghajlatának több évtizedes változásai – például az észak-atlanti légkörzés, az óceán hőmérséklete, az atlanti áramlási rendszer, az északi-sarki tengeri jég és az eurázsiai időjárás – mennyiben alkotnak egymással összekapcsolt, természetes ingadozási rendszert. A szerzők szerint ezek a jelenségek nem egymástól függetlenül változnak, hanem egy hozzávetőleg ötvenéves periódusú, csillapított légkör–óceán oszcilláció részei lehetnek. (Nature)
A kutatás központi elképzelése
A rendszer fő elemei:
-
NAO – Észak-atlanti oszcilláció: az Izland környéki alacsony és az Azori-szigetek környéki magas légnyomás közötti különbség változása, amely erősen befolyásolja Európa téli időjárását.
-
NAM – Északi gyűrűs módus: a NAO tágabb, az egész északi féltekére kiterjedő megfelelője.
-
AMV – Atlanti több évtizedes változékonyság: az Atlanti-óceán északi részének több évtizedes felmelegedési és lehűlési periódusai.
-
AMOC – Atlanti meridionális átbukó cirkuláció: az a nagy óceáni áramlási rendszer, amely meleg vizet szállít északra, hidegebb mélyvizet pedig délre. Ennek része, de nem azonos vele, a Golf-áramlat rendszere.
A tanulmány újdonsága, hogy ezeket nem csupán a felszíni légkör és az óceán kapcsolatán keresztül vizsgálja, hanem bevonja a sztratoszférát, ezen belül a sarki örvényt is. A szerzők szerint a sztratoszféra nem pusztán követi a felszíni változásokat, hanem közvetítő szerepet játszik az Atlanti-óceán és az alsó légkör között. (Nature)
Hogyan működik az ötvenéves ciklus?
A feltételezett folyamat egyik kiindulópontja a NAO pozitív fázisa. Ilyenkor megerősödnek az északi szélességek nyugati szelei és a sztratoszférikus sarki örvény, miközben a sarki sztratoszféra lehűl. A légköri változás lefelé terjed a troposzférába, és módosítja az Atlanti-óceán fölötti szelek, hőáramok és csapadékviszonyok rendszerét.
Az erősebb nyugati szelek hideg kanadai levegőt juttatnak a Labrador-tenger fölé. Az óceán több hőt veszít a légkör felé, felső rétege lehűl, sűrűbbé válik, és fokozódik a mélyvízképződés. A párolgás és a sóban gazdagabb déli víztömegek északra szállítása tovább növelheti a víz sűrűségét. Mindez késleltetve megerősíti az AMOC-ot és az Atlanti-óceán szubpoláris áramlási rendszerét. (Nature)
Az erősebb óceáni cirkuláció több hőt szállít észak felé. Ennek következménye az Észak-Atlanti-óceán felmelegedése, a sarkvidéki felmelegedés erősödése és a tengeri jég olvadása. A felmelegedett Atlanti-óceán azonban idővel visszahat a légkörre: gyengíti a sarki örvényt, melegíti a sztratoszférát, és a NAO-t negatív fázis felé tolja.
A negatív NAO később csökkenti a Labrador-tenger hőveszteségét és sótartalmát, sekélyebbé teszi az óceán kevert felszíni rétegét, majd késleltetve gyengíti az AMOC-ot. Kevesebb hő jut északra, ezért az Atlanti-óceán lehűlni kezd, a tengeri jég kiterjedhet, és a rendszer fokozatosan visszafordul a pozitív NAO irányába. A ciklus tehát azért tart évtizedekig, mert az óceán sokkal lassabban reagál, mint a légkör. (Nature)
Milyen adatokat használtak?
A kutatók az 1870 és 2019 közötti tengerfelszín-hőmérsékleti és felszíni légnyomási adatokat, különböző NOAA- és NCEP-reanalíziseket, valamint felszíni hőmérsékleti és tengeri jégadatokat elemeztek. Mivel a közvetlen megfigyelési idősor túl rövid ahhoz, hogy sok ötvenéves ciklust tartalmazzon, egy több évszázados, sztratoszférát is részletesen ábrázoló MPI-ESM-P klímamodell-szimulációt is felhasználtak. Az összekapcsolt oszcillációt többváltozós spektrális statisztikai módszerrel, úgynevezett MSSA-elemzéssel választották el a rövidebb időskálájú zajtól. (Nature)
A modellben az ötvenéves oszcilláció az AMOC változékonyságának időnként több mint 43 százalékát, az atlanti hőmérsékleti változékonyság körülbelül 30 százalékát, a NAO változékonyságának pedig legfeljebb mintegy 10 százalékát magyarázta. Az alacsonyabb NAO-érték arra utal, hogy a légkör rövid távú, kaotikus ingadozásai jelentős zajt képeznek a lassú jel mellett. (Nature)
Hatása Európa és az Északi-sarkvidék éghajlatára
A pozitív NAO-fázis általában enyhébb és csapadékosabb telekkel jár Észak-Eurázsiában, míg Dél-Európában és a Földközi-tenger térségében csökkenhet a csapadék. Északkelet-Amerikában, az Atlanti-óceán északnyugati részén, Észak-Afrikában és a Közel-Keleten lehűlés jelentkezhet. Negatív NAO esetén ezeknek a regionális eltéréseknek nagyjából az ellenkezője várható: Dél-Európa csapadékosabbá, Észak-Eurázsia pedig hidegebbé válhat. (Nature)
A legerősebb sarkvidéki felmelegedés nem közvetlenül a pozitív NAO csúcsán, hanem néhány évvel később következik be, amikor a megerősödött óceáni áramlás maximális mennyiségű hőt szállít észak felé. A tengeri jég olvadása ezután tovább erősítheti a felmelegedést az albedóhatáson keresztül, és elősegítheti a NAO negatív fázisba fordulását. (Nature)
A tanulmány 2020 utáni előrejelzése
A 2019-ig rendelkezésre álló adatok alapján készített statisztikai előrejelzés szerint az atlanti több évtizedes felmelegedési szakasz a közelmúltban tetőzhetett, a NAO pedig negatív irányba mozdulhat. A szerzők ebből az AMOC és a szubpoláris atlanti áramlás gyengülését, az Észak-Atlanti-óceán lehűlését, Eurázsia téli lehűlését, a mediterrán csapadék növekedését és az atlanti sarkvidéki tengeri jég olvadásának átmeneti lassulását vezették le. Szerintük ez a természetes változékonyság átmenetileg mérsékelheti a téli északi féltekei, illetve globális felszíni felmelegedést, hasonlóan az 1950-es és 1970-es évek közötti időszakhoz. (Nature)
Ez azonban nem azt jelenti, hogy az ember okozta globális felmelegedés megszűnne vagy visszafordulna. A tanulmány maga is hangsúlyozza, hogy a felszíni hőmérsékletben erős, hosszú távú antropogén felmelegedési trend, a tengeri jégben pedig erős hosszú távú olvadási trend figyelhető meg. Emiatt a természetes ciklus meleg fázisai egyre magasabb hőmérsékleten jelentkeznek, míg a hideg fázisok és a tengeri jég átmeneti növekedése egyre kevésbé képes ellensúlyozni az alapvető felmelegedési tendenciát. (Nature)
Korlátok és végkövetkeztetés
Az előrejelzést óvatosan kell értelmezni. Statisztikai regressziós modellen alapul, amelynek tanulási idősora az ötvenéves ciklushoz képest rövid. A korai megfigyelések bizonytalanabbak, a trendek leválasztásának módja befolyásolhatja az eredményt, és a szerzők szerint az előrejelzésben látható erős évtizedes kilengés részben numerikus műtermék is lehet. Emellett a részletes mechanizmust elsősorban egyetlen hosszú földrendszermodell szimulációjában azonosították, amely a megfigyeltnél gyengébb NAO-jelet produkált. (Nature)
A tanulmány legfontosabb üzenete tehát nem egy biztos lehűlési jóslat, hanem az, hogy az északi félteke éghajlatának évtizedes változásait csak akkor lehet megfelelően értelmezni és előre jelezni, ha a sztratoszférát, a felszíni légkört, az Atlanti-óceán áramlásait és a sarkvidéki tengeri jeget összekapcsolt rendszerként kezeljük. A természetes, több évtizedes ciklusok jelentősen gyorsíthatják vagy átmenetileg lassíthatják az ember okozta felmelegedés regionális megjelenését, de a hosszú távú antropogén trendet nem szüntetik meg.