Dioxidul de Carbon din atmosferă contribuie la slăbirea circulației oceanice din Atlantic încă din anii 1880 – cercetătorul Mihai Dima

Un articol publicat recent în revista npj Climate and Atmospheric Science (disponibil aici), ai căror autori sunt cercetători din România și Germania, indică faptul că o componentă critică a circulației oceanice din Atlantic, cu impact climatic global, se află în proces de slăbire încă din anii 1880 ca răspuns la creșterea concentrației de CO₂ din atmosferă, cu 80 de ani mai devreme decât a fost estimat în studii precedente. Aceste rezultate evidențiază influența semnificativă a activității umane asupra circulației oceanice. În plus, atrage atenția asupra posibilității crescânde ca intensitatea acesteia să slăbească sub o valoare critică, după care suferă o tranziție rapidă într-o altă stare și generează o variație climatică bruscă, cu impact consistent și persistent asupra societății noastre.

Gazele cu efect de seră emise în atmosferă de activitatea umană (ex. Dioxidul de Carbon – CO₂), reprezintă principala cauză a încălzirii globale, reflectată de tendința seculară de creștere a temperaturii medii globale la suprafața Pământului (Figura 1). Peste 50% din Dioxidul de Carbon emis în atmosferă rămâne în acest mediu timp de decenii și secole. Cercetătorii anticipează că această amprentă umană persistentă asupra sistemului climatic va conduce la variații climatice semnificative în următoarele decenii și secole, cu consecințe profunde pentru planeta noastră.

În general, impactul schimbărilor climatice lente este gestionabil din perspectiva faptului că intervalul de timp relativ lung de manifestare a acestora oferă timp societății să se adapteze la noile condiții. Pe de altă parte, eventuale modificări rapide semnificative (de exemplu derulate în câțiva ani) sunt periculoase, pentru că aceasta nu ne acordă suficient timp pentru a ne adapta. Evoluția concentrației de CO₂ din atmosferă și încălzirea globală se manifestă în mod gradual, neincluzând schimbări majore cu un caracter abrupt (Figura 1). Oare eventuale modificări climatice induse de acestea vor fi tot lente?

Cercetătorii au identificat în sistemul climatic componente cu dinamică specială, în sensul că acestea își pot schimba brusc și semnificativ starea, chiar și sub acțiunea unei cauze externe care variază lent, cum este creșterea concentrației de CO₂ din atmosferă (Figura 1). O astfel de componentă, numită “critică” din perspectiva faptului că poate genera schimbări climatice bruște cu impact global, este reprezentată de o componentă a circulației oceanice din Atlantic. Dintr-o perspectiva simplificatoare, această circulație (Atlantic Meridional Overturning Circulation – AMOC) are forma unei celule dispuse în plan vertical-meridianal, în care apa de suprafață se deplasează de la ecuator spre Atlanticul de Nord (Figura 2).

Monitorizarea și anticiparea evoluției intensității AMOC reprezintă un subiect de cercetare de mare interes, din mai multe motive:

1. Numeroase studii indică faptul că această componentă a circulației oceanice poate trece dintr-o stare activă, într-una slăbită sau chiar oprită, în numai câțiva ani;
2. Datele care reflectă variații climatice bruște din trecut indică faptul că în cele mai multe dintre acestea, AMOC a jucat un rol central;
3. Variațiile intensității AMOC afectează semnificativ condițiile climatice, la scară globală;
4. Simulări realizate pe calculator cu modele climatice complexe indică faptul că încălzirea globală generează o slăbire a AMOC, care poate conduce la oprirea acesteia.

Pentru detectarea variațiilor seculare ale acestei componente oceanice sunt necesare date ce se extind pe mai mult de o sută de ani, însă măsurători directe sistematice sunt disponibile numai pentru ultimii 16 ani. Totuși, astfel de informații pot fi derivate și în mod indirect, din date de temperatură a apei la suprafața oceanului, acestea fiind disponibile începând cu mijlocul secolului 19, până în prezent.

Un studiu recent, bazat pe date de temperatură, indică faptul că intensitatea AMOC prezintă o tendință semnificativă de slăbire începând cu anii 1950, fără a se cunoaște cauza acesteia (Figura 3, cadranul de sus) (Caesar et al. 2018). O astfel de tendință de slăbire poate contribui la apropierea intensității AMOC de o valoare critică. Dacă aceasta este depășită, circulația se poate slăbi rapid sau se poate îndrepta în mod ireversibil spre o stare oprită, cu impact negativ asupra unor regiuni extinse de pe glob.

Rezultate surprinzătoare despre debutul slăbirii AMOC și despre cauza acesteia au fost publicate recent în revista npj Climate and Atmospheric Science, într-un articol ai căror autori sunt cercetători din România și din Germania (Mihai Dima și Denis Nichita de la Universitatea din București; Monica Ioniță și Gerrit Lohmann de la Institutul Alfred Wegener pentru Cercetări Marine și Polare, din Germania; Mirela Voiculescu – Universitatea “Dunărea de Jos” din Galați).

Printr-o analiză inovatoare a datelor de temperatură la suprafața oceanului, tendința seculară de slăbire a AMOC (Figura 3, cadranul de sus) a fost descompusă în două componente, una caracterizată de variații multidecenale (Figura 2, cadranul din mijloc) și una marcată de o tendință seculară (Figura 3, cadranul de jos).

Prin această separare, se pune în evidență faptul că AMOC prezintă o tendință de scădere a intensității, care se manifestă încă din jurul anului 1880 (Figura 3, cadranul de jos), cu aproximativ 80 de ani mai devreme decât era estimat în studiile precedente. Mai mult, folosind o metodă de identificare a relațiilor cauzale dintre serii de timp (Sughihara et al. 2012), este demonstrat că tendința de slăbire a AMOC este generată de concentrația de CO₂ din atmosferă.

Faptul că activitatea umană slăbește această componentă oceanică deja de peste 140 ani evidențiază impactul semnificativ al factorului antropic asupra circulației oceanice din Atlantic. De asemenea, aceste rezultate atrag atenția asupra posibilității crescânde ca intensitatea AMOC să slăbească sub o valoare critică, după care suferă o tranziție rapidă într-o altă stare și generează o variație climatică bruscă, cu impact consistent și persistent asupra societății noastre.

Referințe

Caesar, L., Rahmstorf, S., Robinson, A., Feulner, G., Saba, V.  Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation, Nature 556, 191-196 (2018).

Sugihara, G., Deyle, E. R.  & Ye. H. Misconceptions about causality with synchrony. PNAS 114(12), E2272-E2274: DOI: 10.1073/pnas.1700998114 (2017).

Despre autor:

Mihai Dima a absolvit Facultatea de Fizică a Universității din București și Facultatea de Cibernetică a Academiei de Studii Economice. A fost Bursier Humboldt la Universitatea din Bremen și la Institutul Alfred-Wegener pentru Cercetări Marine și Polare, Bremerhaven, Germania. În 2013 a fost numit președinte al Consiliului Național al Cercetării Științifice, iar în 2016 a fost Secretar de Stat pentru Cercetare Științifică și Inovare. În prezent este profesor la Facultatea de Fizică și este director al Școlii Interdisciplinare de Studii Doctorale, din cadrul Universității din București.