Havsirkulasjonen er et vippepunkt som bidrar til endringer i klimasystemet. Å passere et slikt vippepunkt betyr å utløse sivilasjonstruende endringer som innebærer en rask overgang i et system fra en tilstand til en annen.
Forskerteam viser for første gang at sirkulasjonen i Nord-Atlanteren blir mer ustabil under varmere klimaforhold. Det internasjonale forskerteamet inkluderer seks forskere fra Bjerknessenteret (Institutt for geovitenskap, UiB og NORCE) samt forskere fra USA, Frankrike, Nederland og Storbritannia.
Teamet studerte spor av endringer i dypvannstrømmene som er bevart i sedimentarkiv på havbunnen og avsatt over 450.000 år. Innenfor denne tidsperioden var det en rekke perioder der Nord-Atlanteren var like varm eller noen få grader varmere enn i dag.
De nye forskningsresultatene viser at havsirkulasjonen er et vippepunkt som bidrar til endringer i klimasystemet — å passere et vippepunkt betyr å utløse endringer som innebærer en rask overgang i et system fra en tilstand til en annen. Slike hurtige og variable klimaendringer kan også gjøre det vanskeligere å opprettholde våre avanserte samfunn.
Havstrømmene styrer klimaet
Dannelsen av dypvann i Nord-Atlanteren spiller en nøkkelrolle i å opprettholde dagens klima. Endringer i klima og i havsirkulasjonen har vært relativt stabile de siste ti tusen år, sammenlignet med klimaet under istidene.
– I denne stabile perioden har de menneskelige sivilisasjoner utviklet seg og vi har bygget moderne samfunn som er tilpasset et stabilt klima, sier Eirik Vinje Galaasen, som har ledet arbeidet.
Denne stabiliteten har bidratt til ideen om at det er lav sannsynlighet for at det skal oppstå raske endringer i havstrømmene, men om dette skulle skje er det et vippepunkt som vil ha stor innvirkning på klimasystemet.
Skjer det store endringer vil disse ha omfattende konsekvenser for klima og havnivå rundt Atlanterhavet. Fiskeri, jordbruk og til og med havets evne til å ta opp karbondioksid som vi slipper ut i atmosfæren vil bli påvirket. Vil våre samfunn kunne takle slike disruptive klimaoverraskelser? Med slike konsekvenser er det viktig å finne ut om havsirkulasjonen vil forbli stabil i et varmere klima. Hvordan kan dette undersøkes?
– En metode for å forutsi framtiden er å bruke modeller til å beregne endringer. Det er mange komplekse sammenhenger i klimasystemet, og derfor er det store usikkerheter i disse beregningene. Metoden som er presentert i det nye Science-arbeidet innebærer å rekonstruere klima og havstrømmer i tidligere varme perioder og kombinere disse resultatene med modellkjøringer, sier Galaasen.
Et nytt syn på stabilitet
Rekonstruksjonene av havstrømmer og klima ble utført på en lang sedimentkjerne som ble boret under et to-måneders tokt i Nord-Atlanteren i 2006.
Toktet var i regi av International Ocean Discovery Program (IODP) som Norge er medlem av gjennom Forskningsrådet. Havdypet kjernen ble hentet opp fra er 3500 meter og kjernematerialet ble analysert ved Forskningsfasilitet for avanserte analyser av lette stabile isotope (FARLAB), som er Norges nasjonale fasilitet for analyse av lette stabile isotoper, ved Institutt for geovitenskap, Universitetet i Bergen (UiB).
Ser fortiden i små skjell
Ved hjelp av små mikrofossile skjell og leire fra havbunnen sør for Grønland - et følsomt sted for å studere endringer i havsirkulasjonen – kunne forskerne analysere hvordan egenskapene til dyphavet har variert tilbake i geologisk tid.
Sedimentene sør for Grønland blir avsatt på havbunnen mye hurtigere enn andre steder i Atlanterhavet, slik at forskerne kan studere mye mer detaljerte klimaendringer enn noen gang tidligere.
Det forskerne fant var overraskende. Hver av disse tidligere varme periodene inneholdt bevis på store uregelmessige endringer i havets sirkulasjonsmønster. Om og om igjen skjedde det brå skift i vannmassenes fordeling og geometri. En hyppig variasjon der de dype havstrømmene i kjerneområdet enten kom fra de nordiske hav eller fra områder rundt Antarktis. Disse hurtige skiftene varte noen få århundrer før de endret seg. Gjennom avanserte datasimuleringer kunne forskerteamet også vise hvordan disse endringene i dyphavets kjemi kunne knyttes til sirkulasjon og at de kan oppstå spontant etter hvert som klimaet gradvis endret seg.
– Det var sjokkerende å se hvordan havsirkulasjonen plutselig kan bli sterkt kaotisk under klimaforhold som ligner på dem vi snart kan møte, sier professor Ulysses Ninnemann som ledet NFR-prosjektet THRESHOLDS som finansierte studiet.
Er vi klar for det uventede?
Det nye studiet viser ikke bare at dramatiske endringer i havstrømmene er mulig, men at de har vært vanlige i hver varmeperiode de siste 450 000 år som bare var litt varmere enn den globale oppvarmingen vi opplever i dag. Selv om havsirkulasjonen kanskje ikke kollapser og stopper opp, bekrefter dette og andre tidligere studier fra samme forskningsgruppe (Kleiven et al., 2008, Science og Galaasen et al., 2014, Science) at systemet krysser en terskel der det plutselig blir mye mer variabelt og ustabilt enn det vi er vant til.
Denne type variasjoner vil skape alvorlige utfordringer for samfunn som må takle plutselige klimaendringer med påfølgende tørke, ekstremvær og havnivåendringer, tror artikkelforfatterne.
– I en tid med en global epidemi, hvor vi tydelig ser de ødeleggende effektene av samfunnsomveltning, er det skummelt å tro at den relative stabiliteten vi har tatt for gitt når det gjelder havsirkulasjon kan være lettere å forstyrre enn vi trodde, sier Ninnemann.
I tillegg til langsomme, irreversible eller brå overganger i havsirkulasjonen, ser det også ut som at den gradvise antropogene påvirkningen av klimasystemet vil føre oss til en tilstand der variabiliteten blir større og mer kaotisk. Det nye studiet viser at vi må ta hensyn til dette når vi vurderer risikoen for vippepunkt i klimasystemet. Kunnskapen om denne type vippepunkt og eventuelle konsekvenser er begrenset, men noen av dem kan ligge mellom 1.5 og 2 grader. Målet om å begrense den globale oppvarmingen til 1,5 °C har blant annet til hensikt å unngå at slike terskelverdier overskrides.
