De Atlantische Oceaan doet raar. Of lijkt dat zo?

Zeestromingen Moeten we ons zorgen maken over de motor van de Atlantische Oceaan? Of begrijpen we er te weinig van?

Verontrustend nieuws over de Atlantische Oceaan en de grote stroming die daarin rondgaat tussen het noorden en zuiden. Deze circulatie beïnvloedt het weerpatroon op de vier aangrenzende continenten. Maar hij is aan het afzwakken. De afgelopen duizend jaar is hij niet zo traag geweest als nu, schreven onderzoekers eind februari in Nature Geoscience. Binnen- en buitenlandse media pikten het gretig op. Een al langer bestaand angstbeeld vlamde weer op: dat deze stroming, de zogeheten AMOC (Atlantic meridional overturning circulation), door het verder opwarmen van de aarde nog sterker zal afzwakken en op den duur wellicht helemaal stilvalt. Het klimaat in Noordwest-Europa zou er zomaar zes graden van kunnen afkoelen. Dat het op deze plek in de wereld nu zo relatief mild is, komt door de aanvoer van warm, tropisch oceaanwater vanuit de Golf van Mexico – die onderdeel is van de AMOC. Maar als die stilvalt…

Deskundigen stellen echter vraagtekens bij de publicatie. „Hun bewijs is erg indirect”, zegt fysisch oceanograaf Femke de Jong van het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ). En dat de AMOC helemaal zou stilvallen noemt het IPCC, het klimaatbureau van de Verenigde Naties, al jaren „erg onwaarschijnlijk”.

Maar daarmee is de zaak niet afgedaan. Wilbert Weijer, verbonden aan het Los Alamos National Laboratory in de Amerikaanse staat New Mexico, heeft net als De Jong twijfels bij het nu gepubliceerde onderzoek. Toch maakt hij zich zorgen. Met collega’s onderzocht hij niet het verleden van de AMOC, maar de toekomst. Wat staat er deze eeuw te gebeuren? Ze gebruikten de nieuwste, nauwkeurigere generatie klimaatmodellen, die sinds 2019 beschikbaar zijn. De publicatie erover, in mei 2020 verschenen in Geophysical Research Letters, spreekt van een significante afzwakking deze eeuw. Weijer: „Het schokkende was, in álle ruim veertig modellen zwakt de AMOC af, en een stuk sterker dan wat de vorige generatie modellen ons liet zien.”

De motor van het systeem

Hoe zit het nu? Moeten we ons zorgen maken of niet? Daarvoor eerst wat meer achtergrond.

Vanaf de evenaar voert de AMOC opgewarmd water naar het noorden. Het warme water bevindt zich in de bovenste honderden meters van de oceaan. Van belang is ook dat het water in de tropische Atlantische Oceaan relatief zout is. De stroming trekt vanaf de Golf van Mexico een stuk langs de Amerikaanse kust, en buigt bij Kaap Hatteras af richting de Britse eilanden. Vanaf de Golf van Mexico tot het punt waar de stroming opsplitst, voor de kust van Ierland, wordt de AMOC ook wel Golfstroom genoemd.

Naarmate de AMOC verder naar het koudere noorden trekt, staat hij veel warmte af aan de atmosfeer. De afname in temperatuur, samen met het hoge zoutgehalte van het water, zorgt ervoor dat de dichtheid toeneemt. Het nu zwaardere, zoute water zinkt naar de diepte. Dit zinken wordt gezien als de ‘motor’ die het hele systeem aandrijft. Vervolgens stroomt de AMOC op diepte weer zuidwaarts, langs de oostkust van de Amerika’s, tot helemaal aan het zuidelijk poolgebied. Daar welt het diepe water weer op, op plaatsen waar harde winden het oppervlaktewater wegblazen. Na verloop van tijd gaat een deel van de stroming via de westkust van Afrika terug naar de evenaar, om daar de oceaan over te steken richting Latijns-Amerika. Vanaf daar gaat hij omhoog naar de Golf van Mexico. Voordat het water helemaal rond is kunnen er volgens De Jong „makkelijk duizenden jaren” verstreken zijn.

Deze hele circulatie kan vertragen als het water aan het zee-oppervlak warmer wordt, en dus uitzet, en lichter wordt. Een andere optie is dat het water zoeter wordt. Bijvoorbeeld door de massale instroom van smeltend gletsjer-ijs van Groenland, of door meer regenval in de noordelijke Atlantische Oceaan. Dan zou het water er onvoldoende kunnen ‘indikken’ om af te zinken. Daarmee zou de motor van het systeem vertragen.

Elf opeenvolgende tweets

De afgelopen duizend jaar is de AMOC in twee fasen afgezwakt, zo concluderen de onderzoekers in hun Nature Geoscience-publicatie. In de tweede helft van de 19de eeuw, en een verdere afzwakking vanaf de jaren 60. Een van de auteurs, Stefan Rahmstorf van het Potsdam Institute for Climate Impact Research, slingerde het nieuws via elf opeenvolgende tweets de wereld in en sprak van een „ongekende afzwakking”. Probleem is dat ze de stroomsnelheid van de AMOC niet rechtstreeks hebben gemeten – dat gebeurt pas sinds de jaren 90. Ze onderbouwen de afzwakking met zogeheten proxy’s, afgeleide karakteristieken. Zo hebben ze van verschillende plekken in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan opeenvolgende lagen sediment van de zeebodem onderzocht. Met het idee dat de korrelgrootte in die lagen iets zegt over de stroomsnelheid van de AMOC. En zo leidden ze historische watertemperaturen af. En voor de reconstructie van de temperatuur aan land gebruikten ze boomringen en ijskernen op Groenland. Het is voor het eerst dat zoveel proxy’s zijn gecombineerd, zegt De Jong. „Dat is een stap voorwaarts. En het mooie is dat ze met elkaar in overeenstemming zijn.” Ze wijzen dus dezelfde kant op. Maar welke kant is dat?

Onderzoekers van onder andere het NIOZ halen meetboeien op de Atlantische Oceaan aan boord.

Foto Elodie Duyck

Het is volgens haar maar de vraag of je de bevindingen van de proxy’s een-op-een kunt vertalen naar de AMOC. Zo hebben Amerikaans onderzoekers onlangs de relatie tussen de stroming en de temperatuur van het zee-oppervlak in twijfel getrokken. Ook Weijer is voorzichtig. „Proxy’s zijn lastige dingen.” Hij noemt nog een ander probleem. De modellen waarmee hij met collega’s het klimaat tussen 1850 en 2014 heeft gesimuleerd, laten tussen 1850 en 1980 juist een versterking van de AMOC zien, en pas daarna een lichte afzwakking. Misschien, zegt Weijer, is er wel een alternatieve verklaring voor het uniforme gedrag van de proxy’s. Welk alternatief zou dat kunnen zijn? „Tsja, ik ken er geen.” Ook De Jong moet een antwoord schuldig blijven.

Wat de verwarring nog groter maakt, zijn de klimaatmodellen. Daar zitten onzekerheden in, beaamt Weijer. Volgens de modellen vindt bijvoorbeeld het afzinken van afgekoeld zout water vooral in de Labrador Zee plaats. Maar het meetnet dat tussen de 53ste en 60ste breedtegraad is aangelegd, en sinds 2014 temperatuur, zoutgraad en stroomsnelheid van de AMOC meet, ziet vooralsnog iets anders. Tot nog toe bevindt de dominante afzinkplek zich tussen het zuidoosten van Groenland en de Britse eilanden. Onderzoekers, onder wie De Jong, schreven twee jaar geleden in Science over een „ommekeer in de kijk” op het afzinkproces.

Totaal onverwacht

Zo blijven er verrassingen komen. In 2009 en 2010 werd bij het meetnet op de 26ste breedtegraad (sinds 2004 in gebruik) een vertraging van de AMOC gemeten van maar liefst 30 procent. Zoveel, dat was totaal onverwacht. Maar daarna herstelde de stroming zich weer deels. Op een compleet herstel is het nog wachten, schreven onderzoekers vorig jaar in Ocean Science. Ook zij benadrukken hoe variabel de AMOC is. Het systeem blijkt complexer en grilliger dan gedacht. Meetwaardes schommelen per dag, per jaar, maar ook over decennia. Dus heb je al gauw een meetreeks van zo’n 50 jaar nodig om uit die enorme variatie een eventuele trend te kunnen plukken. „Maar er wordt pas sinds de jaren 90 rechtstreeks aan de AMOC gemeten”, zegt De Jong. „We zijn met het hele vakgebied druk bezig om het systeem beter te begrijpen.”

Onderzoekers van onder andere het NIOZ op de Atlantische Oceaan.

Foto Elodie Duyck

Wat is nu dan het beeld? Dat de AMOC aan het afzwakken is, daarover lijkt wel consensus. Het IPCC schrijft er met steeds meer vertrouwen over. Dat het warmtetransport naar het noorden is afgenomen, wordt in verband gebracht met de zogeheten cold blob, een gebied ten zuidoosten van Groenland dat in de jaren 70 en 80, en ook in de periode 2014-2016, opvallend koud was, in een verder grotendeels opwarmende oceaan. Maar voor dit fenomeen zijn ook alternatieve verklaringen, zoals veranderde windpatronen.

Een eventueel stilvallen van de AMOC wordt nog steeds erg onwaarschijnlijk geacht. Intussen lijkt het afzwakken van de AMOC al wel zijn eerste weerseffecten in Europa te hebben, zegt Geert Jan van Oldenborgh van het KNMI. Maar die zijn heel anders dan je bij een stilvallende stroming zou verwachten. „Tegengesteld zelfs.” Omdat het gebied ten zuiden van Groenland en IJsland afkoelt, blijft de warmte zuidelijker hangen. Daardoor neemt het warmtecontrast tussen noord en zuid toe. In de winter geeft dat sterkere westenwinden, zegt Van Oldenborgh. „Daardoor wordt het bij ons zachter. Je krijgt minder schaatsweer.” In de zomer lijkt de kans op droogte en hittegolven toe te nemen. Britse onderzoekers hebben al een link gelegd tussen de cold blob en de hittegolf die Europa in 2015 teisterde. Maar definitief is dit nog niet.