Ferskvandsindsprøjtning sender Europa i dybfryseren

Hvis man slukker for cirkulationspumpen i kælderen, bliver radiatorerne i stuen hurtigt kolde. Præcis samme princip gælder for pumpen, som driver enorme mængder havvand rundt i Atlanterhavet, og som via Golfstrømmen flytter varme fra syd til nord, helt op til De Britiske Øer og Norge.

Golfstrømmen sikrer bl.a., at Nordeuropa og Skandinavien har langt mildere vintre end Canada på den modsatte side af oceanet.

Men nu truer store mængder fersk smeltevand fra Indlandsisen med at slukke for varmen.

Ifølge nye beregninger fra forskere ved Københavns Universitet kan en hurtig og kraftig tilførsel af ferskvand i havet mellem Grønland og Island allerede om få årtier bringe pumpen forbi et skæbnesvangert punkt, hvor den svækkes så meget, at vores klima kollapser.

Golfstrømmen er vores lune ven

Jordens oceaner er forbundet i et gigantisk transportbånd af havstrømme, som snor sig hele vejen rundt om Jorden. En udløber af transportbåndet er Golfstrømmen, som bevæger sig fra Den Mexicanske Golf, deraf navnet, og op i det nordlige Atlanterhav.

Jo længere mod nord strømmen bevæger sig, jo mere varme mister den. Varmetabet gør vandet koldere, mere saltholdigt og tungere. I havområdet mellem Grønland og Island synker det tunge overfladevand ned i to-tre kilometers dybde.

Nedsynkningen kan sammenlignes med en cirkulationspumpe, som driver en sydgående bundstrøm hele vejen til Antarktis. Her vender vandet tilbage til overfladen og flyder igen mod nord.

I de seneste årtier er nedsynkningspumpen blevet svækket, fordi den globale opvarmning sender stigende mængder fersk smeltevand fra den grønlandske iskappe ud i Nordatlanten. Ferskvandet er lettere end Golfstrømmens kolde, saltholdige vand, og opblandingen betyder, at vandet i stedet for at synke bliver hængende i overfladen.

Opvarmningen kan dermed bringe havstrømmenes globale transportbånd faretruende tæt på et kritisk punkt, hvor mængden af ferskvand i havet ud for Grønland bliver så høj, at pumpen bag strømmene går helt i stå.

Afsmeltning er ude af kontrol

Indtil årtusindskiftet var iskappen på Grønland nogenlunde i balance, fordi nedbøren over isen næsten udlignede den mængde ferskvand, som iskappen mistede ved afsmeltning og kælvning af isbjerge.

Sidst i 1990’erne lå det årlige massetab på 28 milliarder tons, men i de senere år har iskappen hvert år sendt 250-300 milliarder tons let ferskvand ud i havet. I 2019 nåede massetabet op på 532 milliarder tons og slog alle rekorder.

Klimaforskeren Sebastian Mernild fra Syddansk Universitet vurderer, at også Indlandsisen i 2040’erne kan tvinges over et kritisk punkt, hvor iskappen uopretteligt vil fortsætte med at skrumpe i århundreder. Mernild er hovedforfatter på emnet i en kommende rapport fra FN’s klimapanel, IPCC.

Hvis iskappen på Grønland passerer dette punkt, vil det uundgåeligt føre til en stadig stigende tilførsel af let ferskvand til Nordatlanten, hvilket vil svække nedsynkningspumpen og dæmpe havstrømmenes styrke.

Hvis havstrømmene slukker helt, vil det få voldsomme konsekvenser på begge sider af Atlanterhavet.

Vintertemperaturerne i Nordvesteuropa vil falde med op til tre grader, og stærke vinterstorme vil blive hyppigere. Afkølingen vil ramme hårdest i det nordlige Skandinavien med temperaturfald på mere end ti grader.

På den anden side af Atlanterhavet vil kollapset medføre vandstandsstigninger på 15-20 cm langs med USA’s østkyst og udløse flere stormfloder, fordi Golfstrømmen ikke længere dirigerer de store mængder havvand væk fra kysterne.

Netværk overvåger strømmene

Havstrømmene i Atlanterhavet transporterer omkring 17 millioner kubikmeter vand i sekundet og står for en varmetransport på 1,3 billiarder watt. Det er 200 gange så meget energi, som alle verdens kraftværker kan producere tilsammen.

Pga. de alvorlige konsekvenser af et kollaps har klimaforskere i de sidste 20 år opbygget tre netværk af målestationer tværs over Atlanten, som konstant overvåger både de kolde bundstrømme og de varme overfladestrømme.

Netværkene består af strenge, som er forankret på havbunden og holdes udstrakt med bøjer nær havoverfladen. Strengene er udstyret med instrumenter, som er anbragt i forskellige dybder, så de både fanger de kolde bundstrømme og de varme overfladestrømme som Golfstrømmen.

OSNAP-netværket spiller en central rolle, fordi netværket måler udviklingen i nedsynkningsområderne omkring Island og i Labradorhavet, hvor cirkulationspumpen driver de dybe havstrømme mod syd.

Sammenholdt med tidligere målinger fra skibe viser observationerne, at havstrømmenes styrke er faldet med 15 procent siden 1950.

Men der er kun tale om et gennemsnit. Strømmenes styrke kan variere kraftigt fra år til år og fra årti til årti.

Fx faldt strømstyrken i 2009 med 30 pct., hvilket reducerede varmetransporten til Nordatlanten med næsten 200 billioner watt – svarende til energiproduktion fra over 100.000 store kraftværker. Konsekvensen var en usædvanlig hård vinter i Europa.

For at adskille disse pludselige, naturlige variationer fra den langvarige effekt af den menneskeskabte opvarmning er der brug for data, der rækker flere århundreder tilbage i tiden.

Dem har en international forskergruppe under ledelse af den tyske klimafysiker Levke Caesar nu fundet i en bred vifte af naturens klimaarkiver.

Golfstrømmen er historisk svag

Den vigtigste kilde til havstrømmenes fortidige styrke er borekerner fra havbunden. Kernerne indeholder sedimenter med partikler af silt, dvs. meget finkornet sand, som havstrømmene taber undervejs.

I perioder, hvor strømmene er kraftige, aflejrer de kun større partikler, mens mindre partikler hvirvles videre med strømmen. Når strømmen er svag, daler også de små partikler ned til bunden. Mængden af henholdsvis små og store korn i borekernernes lag sladrer derved om fortidsstrømmenes styrke.

Borekernerne fortæller også om fortidens temperaturer i havoverfladen. Her analyserer forskerne kernernes indhold af små mikroskopiske dyr med kalkskaller, som synker ned på havbunden, når de dør. Nogle arter trives i varmt havvand, mens andre dominerer i køligt vand. På den måde afslører artssammensætningen ned gennem borekernen havtemperaturerne tilbage i tiden.

Forskergruppen har også inddraget data fra klimaarkiver på land, fx borekerner fra iskappen på Grønland og træringe, som både afslører, hvor meget vand der er fordampet fra havoverfladen, og hvor høje lufttemperaturerne har været omkring Atlanterhavet.

Ved at samkøre de forskellige målinger har forskerne nu fået et detaljeret overblik over havstrømmenes styrke fra år 400 e.Kr. og frem til i dag.

Indtil 1850 fungerede havcirkulationen i Atlanterhavet som en velsmurt maskine. Her sluttede en kold periode kaldet “den lille istid”, og den efterfølgende opvarmning fik afsmeltningen fra gletsjere på den nordlige halvkugle og fra iskappen på Grønland til at stige.

Større mængder smeltevand slap ud i nedsynkningsområdet omkring Grønland og Island, hvilket svækkede havstrømmenes cirkulationspumpe en smule.

Fra 1950 og især efter 2005 har øget afsmeltning fra Indlandsisen for alvor skruet ned for pumpens styrke, som nu er på sit svageste niveau i de seneste 1600 år.

Klimafysikeren Levke Caesar konkluderer, at havstrømmenes styrke kan aftage med yderligere 34-45 pct. frem imod 2100, hvis de menneskeskabte udslip af drivhusgasser fortsætter som nu.

Og hun vurderer, at havcirkulationen kan komme faretruende tæt på det kritiske punkt i løbet af de kommende århundreder, hvor Golfstrømmen bliver ustabil og risikerer at kollapse helt.

Den hurtige vej til klimakollapset

Klimafysikerne Johannes Lohmann og Peter Ditlevsen fra Københavns Universitet har nu udført modelberegninger, som pejler sig ind på, hvor stor afsmeltningen fra den grønlandske iskappe skal være for helt at standse cirkulationspumpen.

I simuleringen øgede forskerne langsomt tilstrømningen over 300 år, indtil den kritiske vandtilførsel blev overskredet ved 230.000 kubikmeter ferskvand i sekundet i sommermånederne. Når tilstrømningen blev skruet yderligere op, kollapsede nedsynkningspumpen mellem Grønland og Island totalt.

Forskerne simulerede derefter en række forløb, hvor tilførslen af ferskvand til nedsynkningsområdet blev øget hurtigere, men kun til niveauer under det kritiske punkt på 230.000 kubikmeter pr. sekund, hvor der ikke skulle være nogen fare.

Beregningerne viste højst overraskende, at selv mindre mængder smeltevand kunne standse havstrømmene, hvis ferskvandsindsprøjtningen fandt sted i højt tempo inden for 10-150 år. Og jo hurtigere afsmeltningen fra iskappen steg i modellen, jo mindre mængder smeltevand skulle der til for at slukke for pumpen bag havstrømmene.

Forhåbentlig får vi aldrig at vide, om Lohmanns og Ditlevsens modeller holder stik. Den bedste metode til at minimere risikoen for, at Golfstrømmen kollapser, er en hurtig og kraftig reduktion af verdens udslip af drivhusgasser.

I mellemtiden er det afgørende, at målingerne fra de tre netværk tværs over Atlanten fortsætter i de kommende årtier, så forskerne får bedre data om havstrømmenes styrke over en længere periode.

Målingerne øger muligheden for at beregne, præcis hvor stor og hvor hurtig en afsmeltning fra iskappen der skal til for at slukke for cirkulationspumpen i Atlanterhavets kælder.