Haperende pomp

DE `GROTE POMP' begint te haperen. Er zijn aanwijzingen dat de Golfstroom de komende decennia gaat afremmen. Misschien is het al zover. Nature publiceert deze week (21 juni) onderzoeksresultaten waaruit blijkt dat het water dat de warme Golfstroom vanuit de Golf van Mexico aanvoert in het noorden van de Atlantische Oceaan steeds moeilijker weg kan. Op den duur moet dat zijn weerslag hebben op de Golfstroom zelf. Voor het noordwesten van Europa kan dat dramatische gevolgen hebben.

Onderzoekers uit de Faerøer, Engeland en Noorwegen, met Bogi Hansen voorop, komen tot hun conclusie op grond van een halve eeuw hydrografisch onderzoek vanaf een weerschip ten noorden van IJsland. Het blijkt dat de koude, zoute onderstroom die over de ondiepe zeebodemrichel tussen Groenland, IJsland en Schotland terugloopt naar het zuiden stelselmatig afzwakt. De stroom, die de belangrijkste bijdrage levert aan het zogenoemde Noord Atlantisch Diep Water (NADW), voert veel van het water af dat de Golfstroom aan de oppervlakte aanvoert. Valt hij weg dan stagneert de Golfstroom en kan het in West Europa erg koud worden.

tegenhanger

In essentie gaat het om de kwetsbaarheid van de `thermohaliene cyclus', het mondiale stelsel van driedimensionale zeestromingen dat in de jaren twintig van de vorige eeuw door de Duitse Meteor-expeditie in kaart werd gebracht. De Duitsers ontdekten dat oppervlakkige oceaanstromen soms een tegenhanger hebben die op grote diepte, vaak langs de zeebodem, water in omgekeerde richting terugvoert. Tot nu toe zijn vier grote afzinkgebieden gevonden waar het oppervlakkig toestromende water naar de diepe oceaan wegzakt. Twee ervan liggen ter weerszijden van Groenland en houden de Golfstroom in stand, want het water van de Golfstroom loopt maar gedeeltelijk langs de oppervlakte terug. De stuwende kracht achter het afzinken bij Groenland is de ongewoon hoge dichtheid (`soortelijk gewicht') die het oceaanwater er bereikt. Het water van de Golfstroom vertrekt al met een tamelijk hoge dichtheid bij Florida omdat het door indamping en weinig regen een hoog zoutgehalte kreeg. Bij Groenland neemt de dichtheid door de sterke afkoeling toe. Ook stijgt het zoutgehalte verder als zich zeeijs vormt: bevriezend zeewater stoot zout uit. De dichtheid wordt zo hoog dat het water wegzakt tussen het omringende `lichtere' water.

In 1987 opperde Wallace Broecker het vermoeden dat het stelsel rond Groenland wel eens heel kwetsbaar kon zijn voor klimaatverandering. Als door een tijdelijk, al of niet natuurlijke, klimaatopwarming veel regen valt op de Golfstroom en bovendien bij het afzinkgebied weinig of geen zeeijs ontstaat kan de dichtheid van het zeewater wel eens onvoldoende toenemen om het afzinken te onderhouden. Dan stopt de cyclus. Onderzoek aan boorkernen uit het landijs van Groenland gaven de indruk dat zich in het verleden inderdaad ter plekke vele zeer snelle klimaatveranderingen hebben voorgedaan. Later zijn die aanwijzingen alleen maar sterker geworden. Bovendien bevestigden computersimulaties in 1993 dat het instorten van de thermohaliene cyclus theoretisch mogelijk is. Als paradoxaal nevenverschijnsel van het broeikaseffect kan het dus in West-Europa kouder worden.

Sindsdien is er een enorme aandacht voor de kwetsbaarheid van de Golfstroom. Vorig jaar (15 februari 2000) gaf de Proceedings of the National Academy of Sciences (www.pnas.org) in een serie artikelen een overzicht van de stand van zaken. Theoreticus Jochem Marotzke vroeg zich retorisch of `we het zouden merken als het vandaag gebeurde'. Hij stelde een peperdure monitoring-strategie voor met coast-to-coast en top-to-bottom metingen.

Bogi Hansen c.s. ontdekten dat het eenvoudiger kan. Zij concentreerden zich op de relatief ondiepe zeebodemrichel tussen Groenland, IJsland en Schotland. Al het water dat wegzakt in de afzinkplaats ten oosten van Groenland (die ver ten noorden van IJsland ligt) moet over die richel terug naar het zuiden. De waterverplaatsing over de richel, de overflow, is goed in kaart gebracht en het blijkt dat ongeveer de helft terugstroomt via de zeestraat tussen Groenland en IJsland en de rest ter weerszijden van de Faerøer. De onderzoekers bestudeerden het Faerøer Bank-kanaal waar de onderzeese drempel 840 meter diep ligt. Vlak over die drempel stroomt heel koud en zout water met de indrukwekkende snelheid van meer dan 1 meter per seconde terug naar het zuiden. Naar boven toe neemt die snelheid eerst geleidelijk en dan snel af, maar de dichtheid van het water blijft over dat traject tamelijk constant tot zij opeens gaat dalen. Er is dus een duidelijk tweelagig systeem te onderscheiden met een onderlaag die zuid stroomt. De overgangslaag, de interface, ligt zo rond de 500 meter diep. De typische dichtheid van het zeewater daar is 1,028 kg/m3. Van belang is dat, dankzij een gelijkmatige toestroming, de interface tot op grote afstand van de richel op dezelfde diepte wordt aangetroffen. Ook onder `Ocean Weather Station M', de plaats dichtbij de poolcirkel vanwaar al sinds 1948 door weerschepen hydrografische metingen worden gedaan.

Essentieel is dat is vastgesteld dat de interface steeds dieper komt te liggen, hij zakt heel geleidelijk weg met een snelheid van ongeveer een meter per jaar en ligt nu dus al 50 meter dieper dan in 1948. Op theoretische grond valt daaruit af te leiden dat de waterverplaatsing langs de bodem van het Faerøer Bank-kanaal al met 20 procent is afgenomen.

Afremmen

De grootste overtuigingskracht ontleent het Nature-artikel aan het feit dat de stroomsnelheid over de richel sinds vijf jaar ook rechtstreeks wordt gemeten met behulp van akoestische Doppler-stroomopnemers. De stroomsnelheid daalde in die periode significant en in goede overeenstemming met de waarnemingen van het weerschip. Als niet ergens anders, misschien ten westen van Groenland, voor deze daling wordt gecompenseerd kan het niet anders of de Golfstroom gaat afremmen.