Μεταβολές στο ρεύμα του Κόλπου – Τι λένε οι νεώτερες μελέτες για τον Ατλαντικό και τη Μεσόγειο ;

Σε πρόσφατη ανάρτησή μας στο “Χ” κάναμε αναφορά για μελέτες που μας αναφέρουν για τη μεγάλη εξασθένηση του ρεύματος του Κόλπου (Golf Stream) , το οποίο τροφοδοτεί σενάρια όπως αυτό της ταινίας πριν από 2 περίπου δεκαετίες με τίτλο ““The Day After Tomorrow” . Ας δούμε δύο βασικές και σχετικά τελευταίες μελέτες που ερευνούν το φαινόμενο σε Παγκόσμια Κλίμακα το ένα και το άλλο τις πιθανές επιδράσεις στη Μεσόγειο. Πριν προχωρήσουμε στην παρουσίαση των εργασιών ας κάνουμε μια μεγάλη και διευκρινιστική εισαγωγή για να μπορούμε να γίνουμε κατανοητοί από όλους

ΤΑ ΩΚΕΑΝΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΟ ΡΕΥΜΑ ΤΟΥ ΚΟΛΠΟΥ

Το Ρεύμα του Κόλπου είναι μέρος ενός συστήματος ρευμάτων που περιστρέφονται δεξιόστροφα στο Βόρειο Ατλαντικό, γνωστό ως Σύστημα Κυκλοτερών Ρευμάτων του Βόρειου Ατλαντικού.

Χάρτης 1 : Ωκεάνια ρεύματα Βόρειου Ατλαντικού

Τα νερά που τροφοδοτούν το Ρεύμα του Κόλπου ξεκινούν από τη δυτική ακτή της Βόρειας Αφρικής. Υπό την επίδραση των Αληγών Ανέμων, το Βόρειο Ισημερινό Ρεύμα παρασύρεται προς την Καραϊβική Θάλασσα. Το ρεύμα στενεύει καθώς διέρχεται από τα νησιά της Καραϊβικής και το Κανάλι του Γιουκατάν και γίνεται πιο ισχυρό λόγω της συμπίεσης που υφίσταται στην περιοχή αυτή.

Όταν κυκλοφορεί στα θερμά νερού του Κόλπου του Μεξικού, το Ρεύμα του Κόλπου είναι ορατό στις δορυφορικές εικόνες ως ένα θερμό και ισχυρό ωκεάνιο ρεύμα, η ροή του οποίου συνεχίζεται μέσω των Στενών της Φλόριντα. Στη συνέχεια, ενισχύεται ακόμη περισσότερο όταν ενώνεται με το Ρεύμα των Αντιλλών και μετατρέπεται σε ένα πανίσχυρο υποθαλάσσιο ρεύμα που ρέει παράλληλα προς την ανατολική ακτή των Ηνωμένων Πολιτειών και καταλήγει στα ανοικτά του Ατλαντικού ωκεανού, με βορειοανατολική διεύθυνση.Καθώς διασχίζει αυτά τα βαθύτερα νερά του ωκεανού, το Ρεύμα του Κόλπου σχηματίζει μεγάλους μαιάνδρους και διαχωρίζεται σε πολλά ρεύματα, το μεγαλύτερο από τα οποία είναι το Ρεύμα του Βόρειου Ατλαντικού.

Η ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΤΩΝ ΩΚΕΑΝΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ

Η κίνηση των ωκεάνιων ρευμάτων οφείλεται σε έναν συνδυασμό της περιστροφής της Γης, των ανέμων και των διαφορών στη θερμοκρασία και στην περιεκτικότητα του νερού σε αλάτι (γνωστές επίσης ως «διακυμάνσεις θερμοκρασίας-αλατότητας»). Το Ρεύμα του Κόλπου κινείται κυρίως από τους ανέμους, ενώ η κίνηση του Ρεύματος του Βόρειου Ατλαντικού βασίζεται στη θερμοαλατική κυκλοφορία.

Χάρτης 2 : Θερμοαλατική κυκλοφορία στο Βόρειο Ατλαντικό

Τα ανεμογενή ρεύματα είναι το αποτέλεσμα της τριβής ανάμεσα στην επιφάνεια του νερού και την υπερκείμενη ατμόσφαιρα. Όταν ο άνεμος φυσάει πάνω από την επιφάνεια, μεταφέρει επίσης νερό, με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα ταχέως κινούμενο ρεύμα, η ταχύτητα του οποίου μειώνεται σταδιακά ανάλογα με το βάθος. Ο συνδυασμός των Αληγών Ανέμων που πνέουν προς τα δυτικά και των Δυτικών Ανέμων που πνέουν προς τα ανατολικά προκαλούν τη δεξιόστροφη περιστροφή του συστήματος του Βόρειου Ατλαντικού. Ωστόσο, ορισμένα ρεύματα που διαχωρίζονται από το Ρεύμα του Κόλπου δεν ακολουθούν αυτήν τη διαδρομή. Αντίθετα, ρέουν προς το βορρά. Κατά την πορεία προς το βορρά, το θερμό νερό εξατμίζεται, γεγονός που προκαλεί αύξηση της περιεκτικότητας σε αλάτι και μείωση της μέσης θερμοκρασίας. Συνεπώς, το θαλασσινό νερό γίνεται όλο και πιο πυκνό και αρχίζει να βυθίζεται όσο προσεγγίζει υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη.

Στη συνέχεια, τα ψυχρά βόρεια ρεύματα καταλήγουν σε ένα σύστημα περιστρεφόμενων ρευμάτων που ονομάζεται υποπολικό σύστημα κυκλοτερών ρευμάτων του Βόρειου Ατλαντικού, από τα οποία το Ρεύμα του Λαμπραντόρ είναι η νότια συνιστώσα. Αυτό το ψυχρό ρεύμα συναντά το Ρεύμα του Κόλπου στην περιοχή Γκραντ Μπανκς , στα ΝΑ της Νέας Γης, και στη συνέχεια ρέει παράλληλα και προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με το Ρεύμα του Κόλπου. Αυτό το ψυχρό, πυκνό ρεύμα συνεχίζει την πορεία του προς το νότο, διασχίζοντας το Ρεύμα του Κόλπου κάτω από τη θερμή του επιφάνεια. Αυτή η συνεχής κίνηση των υδάτων στο Βόρειο Ατλαντικό είναι μέρος της θερμοαλατικής κυκλοφορίας παγκόσμιας κλίμακας, που αναφέρεται επίσης ως μεγάλη ωκεάνια ζώνη μεταφοράς.

ΤΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΡΕΥΜΑ 

Οι ωκεανοί έχουν τις εποχές τους. Οι εποχές οφείλονται σε μεταβολές των ατμοσφαιρικών συνθηκών, όπως των ανέμων και της θερμοκρασίας. Καθώς η επιφάνεια της θάλασσας βρίσκεται σε απευθείας επαφή με την ατμόσφαιρα, η θερμοκρασία της ακολουθεί την ατμοσφαιρική εποχιακή κατανομή. Ωστόσο, το νερό έχει υψηλή ειδική θερμοχωρητικότητα και, συνεπώς, απαιτείται αρκετός χρόνος για τη μεταβολή της θερμοκρασίας του. Όταν πρόκειται για έναν τεράστιο υδάτινο όγκο, όπως για έναν ωκεανό, απαιτείται ακόμη περισσότερος χρόνος. Εάν ληφθεί υπόψη όχι μόνο η επιφάνεια αλλά ολόκληρη η υδάτινη στήλη, οι ωκεάνιες εποχές έχουν απόκλιση δύο μηνών σε σύγκριση με τις αντίστοιχες ατμοσφαιρικές τους.

Ανάλογα με την εποχή, η υδάτινη στήλη διαστέλλεται όταν ο καιρός είναι θερμός και συστέλλεται όταν είναι ψυχρός. Η διαστολή και συστολή του νερού λόγω μεταβολής της θερμοκρασίας προκαλεί διακυμάνσεις στο ύψος της επιφάνειας της θάλασσας. Το ύψος της επιφάνειας μπορεί να μεταβληθεί 10 έως 15 εκατοστά περίπου από την άνοιξη, μετά από απώλεια της θερμότητας το χειμώνα, έως το φθινόπωρο, μετά από πρόσληψη θερμότητας το καλοκαίρι.

Επίσης, το ρεύμα δεν μεταβάλλεται μόνο σε ό,τι αφορά το ύψος του, αλλά παρουσιάζει επίσης χωρικές μεταβολές. Η θέση του Ρεύματος του Κόλπου καθώς απομακρύνεται από την ακτή, πέρα από το Ακρωτήριο Χατέρας, μεταβάλλεται ελαφρώς καθόλη τη διάρκεια του έτους. Το Ρεύμα του Κόλπου βρίσκεται στις 37°Β περίπου. Το φθινόπωρο μετατοπίζεται πιο βόρεια, ενώ την άνοιξη μετακινείται ελαφρώς προς το νότο. Με κατάλληλα δεδομένα χρονολογικών σειρών, μπορούμε να παρατηρήσουμε και να αναλύσουμε άλλα μεταβλητά χαρακτηριστικά του Ρεύματος του Κόλπου, όπως μεταβολές στη μεταφορά του νερού, στη δομή και στο μαιανδρικό σχήμα.

ΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΤΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΚΟΛΠΟΥ – ΤΙ ΛΕΕΙ ΣΧΕΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ 

Το Ρεύμα του Κόλπου όπως αναφέραμε είναι μέρος ενός πολύ ευρύτερου συστήματος ρευμάτων, που επίσημα ονομάζεται Atlantic Meridional Overturning Circulation ή AMOC. Περιγράφεται ως «ο μεταφορικός ιμάντας του ωκεανού» και  μεταφέρει ζεστό νερό κοντά στην επιφάνεια του ωκεανού προς τα βόρεια, από τους τροπικούς μέχρι το βόρειο ημισφαίριο.  Όταν το ζεστό νερό φτάσει στον Βόρειο Ατλαντικό, γύρω από την Ευρώπη και το Ηνωμένο Βασίλειο και την ανατολική ακτή των ΗΠΑ, απελευθερώνει τη θερμότητα και παγώνει. Καθώς σχηματίζεται αυτός ο πάγος, το αλάτι μένει πίσω στο νερό του ωκεανού. Λόγω της μεγάλης ποσότητας αλατιού, το νερό γίνεται πιο πυκνό, βυθίζεται και μεταφέρεται προς τα νότια στα κάτω βάθη. Τελικά, το νερό τραβιέται πίσω προς την επιφάνεια και θερμαίνεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται ανύψωση, ολοκληρώνοντας τον κύκλο. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το AMOC φέρνει αρκετή ζεστασιά στο βόρειο ημισφαίριο που χωρίς αυτό, μεγάλα τμήματα της Ευρώπης θα μπορούσαν να μπουν σε βαθιά κατάψυξη.

Προηγούμενες μελέτες έχουν ήδη δείξει ότι λόγω της κλιματικής αλλαγής, υπάρχει τάση επιβράδυνσης του AMOC. Ο κινητήρας αυτού του μεταφορικού ρεύματος βρίσκεται στα ανοικτά των ακτών της Γροιλανδίας, όπου, καθώς λιώνουν περισσότεροι πάγοι περισσότερο γλυκό νερό ρέει στον Βόρειο Ατλαντικό και επιβραδύνει τα πάντα. Η μελέτη που παραθέτουμε ολόκληρη στο τέλος του άρθρου προβλέπει ότι μια απότομη διακοπή λειτουργίας του AMOC θα μπορούσε να συμβεί ακόμα και τις επόμενες δεκαετίες, αντί για τους επόμενους αιώνες όπως πίστευαν προηγουμένως. Οι ερευνητές σχεδίασαν μια προσομοίωση υπολογιστή με την οποία διαπίστωσαν εξασθένηση της ωκεάνιας κυκλοφορίας. Η προσομοίωση εισήγαγε γλυκό νερό στον Ατλαντικό Ωκεανό και ως αποτέλεσμα, η ισχύς της κυκλοφορίας μειώθηκε σταδιακά μέχρι να φτάσει σε ένα κρίσιμο «σημείο ανατροπής» . Σημειώνουμε λότι χωρίς αυτήν την πρόσθετη πηγή θερμότητας, οι μέσες θερμοκρασίες θα μπορούσαν να μειωθούν κατά αρκετούς βαθμούς στη Βόρεια Αμερική, σε μέρη της Ασίας και της Ευρώπης και οι άνθρωποι θα έρχονταν αντιμέτωποι με σοβαρές συνέπειες σε όλο τον κόσμο. Οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι μια απότομη διακοπή των ρευμάτων του Ατλαντικού Ωκεανού φαίνεται πιο πιθανή από ποτέ, καθώς οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή βρίσκουν ένα σημείο καμπής που τοποθετείται στο εγγύς μέλλον. Οι συγγραφείς της μελέτης,  δεν γνωρίζουν πότε ακριβώς θα συμβεί η κατάρρευση, αν και μια προηγούμενη μελέτη την έθετε πολύ σύντομα ίσως και το  2025 ! Υπερβολή , κατά την άποψή μας ( ΣΣ) . 

Οι ερευνητές σχεδίασαν μια προσομοίωση υπολογιστή με την οποία κατάφεραν να μετρήσουν μια ξαφνική εξασθένηση της ωκεάνιας κυκλοφορίας. Η προσομοίωση εισήγαγε γλυκό νερό στον Ατλαντικό Ωκεανό και ως αποτέλεσμα, η ισχύς της κυκλοφορίας μειώθηκε σταδιακά μέχρι να φτάσει σε ένα κρίσιμο «σημείο ανατροπής» και κατέρρευσε.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το ευρωπαϊκό κλίμα θα ψύχεται κατά περίπου 1°C ανά δεκαετία και σε ορισμένες περιοχές θα φτάνει πάνω από 3°C ανά δεκαετία, δηλαδή πολύ πιο γρήγορα από τη σημερινή υπερθέρμανση του πλανήτη των περίπου 0,2 C ανά δεκαετία.

Άλλοι επιστήμονες λένε ότι θα ήταν μια καταστροφή που θα μπορούσε να προκαλέσει παγκόσμια έλλειψη τροφίμων και νερού. Το μόνο πράγμα που δεν μπόρεσαν να προσδιορίσουν είναι πότε ακριβώς θα φτάσουμε σε αυτό το οριακό σημείο.  Υποθέσεις και προσομοιώσεις πολλές , αλλά ο χρόνος θα δείξει τελικά τι θα ακολουθήσει 

ΜΠΟΡΕΙ Η ΑMOC ΝΑ ΕΠΗΡΕΑΣΕΙ ΤΗ ΜΕΣΟΓΕΙΟ;

Το Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) καθώς είναι μια σημαντική ωκεάνια κυκλοφορία στον Ατλαντικό Ωκεανό μελετήθηκε  από τους  Nikoleta Petridi, Iliana Polychroni και Μaria Hatzaki  και εξετάστηκε αν μπορεί να επηρεάσει τη Μεσόγειο εξετάζοντας τους δείκτες AMOC και τα μηνιαία πεδία ERA5 (θερμοκρασία επιφάνειας της θάλασσας, θερμοκρασία αέρα και συνολική βροχόπτωση) από 1959 έως  το 2021. Η Μεσόγειος, εξετάστηκε λόγω του ότι θεωρείται ήδη μια “ταλαιπωρημένη” περιοχή και χρειάζεται καλύτερες μελλοντικές προβλέψεις για να προσαρμοστεί και να γίνει πιο ανθεκτική στις προβλεπόμενες συνθήκες. Η εργασία παρουσιάστηκε το 2023 στα πλαίσια της COMECAP..

Figure 1. Correlation of AMOC index and Mediterranean mean annual SST with lag of up to 3 years. Shaded areas indicate statistically significant correlation (a = 0.05).

Στην εργασία τους  οι επιστήμονες χρησιμοποιήσαν τον δείκτη Caesar AMOC, ο οποίος θεωρείται καλός δείκτης της αποδυνάμωσης ή της ενίσχυσης του μηχανισμού ανατροπής του Ατλαντικού. Ο δείκτης AMOC δόθηκε για την περίοδο από το 1870 έως το 2016 και ο δείκτης ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ του μέσου όρου SST της γεωγραφικής περιοχής που είναι πιο ευαίσθητη σε μια μείωση του AMOC και της ολόκληρης της υδρογείου. Σημαντικό είναι να σημειωθεί ότι ο μέσος όρος SST δεν περιλαμβάνει και τους δώδεκα μήνες του έτους, αλλά μόνο από τον Νοέμβριο έως τον Μάιο, καθώς κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, αναδύεται ένα επιφανειακό μικτό στρώμα που είναι ιδιαίτερα ευάλωτο σε επιφανειακούς εξαναγκασμούς και κρύβει την ανωμαλία της ψυχρής θερμοκρασίας των επιφανειακών υδάτων του ωκεανού. Προκειμένου να διερευνηθεί η σχέση μεταξύ του δείκτη AMOC και του μεσογειακού κλίματος, δημιουργήθηκαν χάρτες συσχετίσεων για τις τρεις κλιματικές μεταβλητές τόσο σε ετήσια όσο και σε εποχιακή βάση. Όταν παρατηρούνται θετικές συσχετίσεις στους χάρτες συσχέτισης, σημαίνει ότι όταν η υποπολική Gyre ψύχεται και το AMOC επιβραδύνεται, οι αντίστοιχες μεσογειακές μεταβλητές μειώνονται επίσης. Όταν παρατηρούνται αρνητικές συσχετίσεις, δεδομένου ότι ο δείκτης AMOC μειώνεται, η αντίστοιχη μεσογειακή μεταβλητή αυξάνεται.  Για όλες τις αναλύσεις δεδομένων, τα γραφήματα και τους στατιστικούς υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό R (έκδοση R-4.2.2).

Figure 3. As in Figure 1 but for the Mediterranean annual total precipitation. Shaded areas indicate statistically significant correlation (a = 0.05).

Με τον υπολογισμό των συσχετισμών μεταξύ του δείκτη AMOC και τους Μεσογείακού κλίματος αναγνώρισαν σχέσεις μεταξύ των δύο. Συγκεκριμένα, στην εργασία τους παρουσίασαν τους προκύπτοντες χάρτες συσχέτισης για τον δείκτη Caesar AMOC (που αναφέρεται η υποπολική γύρος) και η μεσογειακή SST, και ολική βροχόπτωση μόνο σε ετήσια βάση. Διαπίστωσαν ότι τα δύο συστήματα εμφανίζουν μια σχέση αν και δεν είναι ομοιογενής. Πιο συγκεκριμένα, το AMOC συσχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τις θερμοκρασίες της θάλασσας και του αέρα της κεντρικής και της ανατολική Μεσογείου  με χρονική καθυστέρηση έως και 2 χρόνια, ενώ ισχυροί δεσμοί εντοπίστηκαν με το σύνολο των συνολικών ετησίων  βροχοπτώσεων της Μεσογείου έως και 3 χρόνια μπροστά. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν τη δυνατότητα της πρόβλεψης της εμφάνισης σημαντικά ακραίων περιόδων στη Μεσόγειο αρκετών μηνών εκ των προτέρων.

Για εμάς τους επιχειρησιακούς μετεωρολόγους η πληροφορία αυτή είναι σημαντική , την έχουμε λάβει υπόψιν μας και περιμένουμε τον χρόνο για να την επιβεβαιώσουμε .

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΤΙΣ ΔΥΟ ΜΕΛΕΤΕΣ