er vi på randen af en ‘ ny lille istid?’

når de fleste af os tænker på istider, forestiller vi os en langsom overgang til et koldere klima på lange tidsskalaer. Faktisk viser undersøgelser fra de sidste millioner år en gentagelig cyklus af Jordens klima, der går fra varme perioder (“interglacial”, som vi oplever nu) til istidsforhold.,

Den periode, disse ændringer er relateret til ændringer i hældningen af Jordens rotationsakse (41,000 år), ændringer i retning af Jordens elliptiske bane omkring solen, kaldet “præcession af jævndøgn” (23,000 år), og at ændringer i form (runde mere eller mindre runde) af den elliptiske kredsløb (for 100.000 år). Teorien om, at orbitalskift forårsagede voksning og aftagende istider, blev først påpeget af James Croll i det 19.århundrede og udviklet mere fuldstændigt af Milutin Milankovitch i 1938.,

udefinerede istidsbetingelser forekommer generelt, når alle ovenstående konspirerer for at skabe et minimum af sommer sollys på jordens arktiske regioner, selvom istidscyklussen er global og forekommer i fase i begge halvkugler. Det påvirker dybt fordelingen af is over lande og hav, atmosfæriske temperaturer og cirkulation, og havtemperaturer og cirkulation på overfladen og i stor dybde.

siden slutningen af den nuværende mellem-istid og den langsomme march til den næste istid kan være flere årtusinder væk, hvorfor skulle vi bekymre os?, Faktisk vil ikke opbygningen af kuldio ?id (CO2) og andre drivhusgasser muligvis forbedre fremtidige ændringer?

faktisk går nogle grupper ind for fordelene ved global opvarmning, herunder Det grønne Jordsamfund og den subtropiske Rusland-bevægelse. Nogle i sidstnævnte gruppe går endda ind for aktiv indgriben for at fremskynde processen, ser dette som en mulighed for at omdanne meget af det kolde, stramme nordlige Rusland til et subtropisk paradis.

Der er vist bevis for, at den globale opvarmning begyndte i det forrige århundrede, og at mennesker muligvis er delvist ansvarlige., Både Det Mellemstatslige Panel om klimaændringer (IPCC) og det amerikanske National Academy of Sciences er enige. Computermodeller bruges til at forudsige klimaændringer under forskellige scenarier for drivhuspåvirkning, og Kyoto-protokollen går ind for aktive foranstaltninger til at reducere CO2-emissioner, der bidrager til opvarmning.

tænkning er centreret omkring langsomme ændringer i vores klima, og hvordan de vil påvirke mennesker og vores planets beboelighed., Alligevel er denne tankegang mangelfuld: den ignorerer den veletablerede kendsgerning, at Jordens klima har ændret sig hurtigt i fortiden og kunne ændre sig hurtigt i fremtiden. Spørgsmålet centrerer sig om paradokset om, at global opvarmning kunne indlede en ny lille istid på den nordlige halvkugle.

bevis for pludselige klimaændringer er let tydelige i iskerner taget fra Grønland og Antarktis. Man ser klare indikationer på langsigtede ændringer diskuteret ovenfor, med CO2 og Pro .y temperaturændringer forbundet med den sidste istid og dens overgang til vores nuværende mellem-istid af varme., Men derudover er der en stærk kaotisk variation af egenskaber med en kvasi-periode på omkring 1500 år. Vi siger kaotisk, fordi disse tusindårsskift ligner alt andet end regelmæssige svingninger. Hellere, de ligner hurtige, årti lange overgange mellem koldt og varmt klima efterfulgt af lange mellemrum i en af de to stater.

det mest kendte eksempel på disse begivenheder er den Yngre Dryas-afkøling for omkring 12.000 år siden, opkaldt efter arktiske vilde blomsterrester identificeret i nordeuropæiske sedimenter., Denne begivenhed begyndte og sluttede inden for et årti, og for sin 1000 års varighed var den nordatlantiske region omkring 5.C koldere.

Den manglende hyppighed og den nuværende manglende isolere en stabil tvinger mekanisme À la Milankovitch, har fået meget videnskabelig debat om årsagen til den Yngre Dryas og andre tusindårige skala begivenheder. Faktisk opstod de Yngre Dryas på et tidspunkt, hvor orbital tvang skulle have fortsat med at drive klimaet til den nuværende varme tilstand.,

et helt volumen, der gennemgår beviserne for pludselige klimaændringer og spekulerer på dets mekanismer, blev for nylig offentliggjort af en ekspertgruppe bestilt af National Academy of Sciences i USA. Denne meget læsbare samling indeholder en bredde og dybde af diskussion, som vi ikke kan håbe på at matche her. .

i øjeblikket er der kun en levedygtig mekanisme identificeret i rapporten, der kan spille en vigtig rolle i bestemmelsen af de stabile tilstande i vores klima, og hvad der forårsager overgange mellem dem: det involverer havdynamik.,

for at afbalancere overskydende opvarmning nær ækvator og afkøling ved jordens poler transporterer både atmosfære og hav varme fra lave til høje breddegrader. Varmere overfladevand afkøles ved høje breddegrader og frigiver varme til atmosfæren, som derefter udstråles væk til rummet. Denne varmemotor fungerer for at reducere ækvator-til-polet temperaturforskelle og er en førsteklasses modereringsmekanisme for klimaet på jorden.,

varmere havoverfladetemperaturer ved lave breddegrader frigiver også vanddamp gennem et overskud af fordampning over Nedbør til atmosfæren, og denne vanddamp transporteres Pole .ard i atmosfæren sammen med en del af overskydende varme. På høje breddegrader, hvor atmosfæren afkøles, falder denne vanddamp ud som et overskud af nedbør over fordampning. Dette er en del af en anden vigtig komponent i vores klimasystem: den hydrologiske cyklus. Når havets farvande afkøles i deres Pole journeyard rejse, bliver de tættere., Hvis de er tilstrækkeligt afkølet, kan de synke til dannelse af kolde tætte strømme, der spreder ækvator på store dybder, og således forevige cirkulationssystemet, der transporterer varme overfladestrømme mod oceaner med høj bredde.

cyklussen afsluttes ved oceanisk blanding, som langsomt omdanner det kolde dybe vand til varmt overfladevand. Således er overfladeforstærkning og intern blanding to store aktører i denne væltende cirkulation, kaldet great ocean conveyor.

vandet, der bevæger polewardard, er relativt salt på grund af mere fordampning ved lave breddegrader, hvilket øger overfladens saltholdighed., Ved højere breddegrader bliver overfladevand friskere som følge af nedbørets dominans over fordampning ved høje breddegrader.

opfriskningstendensen gør overfladevandet mere flydende og modsætter sig således køletendensen. Hvis opfriskningen er tilstrækkelig stor, er overfladevandet muligvis ikke tæt nok til at synke ned til store dybder i havet, hvilket hæmmer havtransportørens handling og forstyrrer en vigtig del af jordens varmesystem.

dette reguleringssystem fungerer ikke det samme i alle oceaner., Det asiatiske kontinent begrænser det nordlige omfang af Det Indiske Ocean til troperne, og dybt vand dannes ikke i øjeblikket i det nordlige Stillehav, fordi overfladevand bare er for frisk. Vores nuværende klima fremmer dannelse af koldt dybt vand omkring Antarktis og i det nordlige Nordatlanterhav. Transportøren cirkulation øger den nordlige transport af varmere farvande i Golfstrømmen på midten af breddegrader med omkring 50% over hvad vinddrevne transport alene ville gøre.,

Vores begrænsede viden om havet klimaet på lange tidsskalaer, udvundet fra analyser af sedimentkerner taget rundt omkring i verden ocean, har generelt impliceret nordatlanten som det mest ustabile medlem af transportbånd: i Løbet af tusind år lange perioder med koldt klima, North Atlantic Dybt Vand (NADW) dannelse enten stoppet eller var alvorligt reduceret. Og dette har generelt fulgt perioder med stor ferskvandsudladning i det nordlige N. Atlanterhavet forårsaget af hurtig smeltning af is eller flerårig is i Det arktiske Bassin., Det antages, at disse ferskvand, der er blevet transporteret ind i regionerne med dybvandsdannelse, har afbrudt transportøren ved at overvinde køleeffekten med høj breddegrad med overdreven freshening.

havtransportøren behøver ikke stoppe helt, når nad formation-formationen er begrænset. Det kan fortsætte på lavere dybder i N. Atlantic og fortsætter i det sydlige Ocean, hvor Antarktis bundvand dannelse fortsætter eller er endda accelereret., Alligevel vil en forstyrrelse af den nordlige del af den væltende cirkulation påvirke varmebalancen på den nordlige halvkugle og kunne påvirke både det oceaniske og atmosfæriske klima. Modelberegninger angiver potentialet for afkøling af 3 til 5 grader Celsius i havet og atmosfæren, hvis der skulle opstå en total forstyrrelse. Dette er en tredjedel til en halv temperaturændring oplevet under store istider.,

disse ændringer er dobbelt så store som dem, der opleves i de værste vintre i det forrige århundrede i det østlige USA, og vil sandsynligvis fortsætte i årtier til århundreder efter en klimaovergang. De er af en størrelsesorden, der kan sammenlignes med den lille istid, som havde dybe virkninger på menneskelige bosættelser i Europa og Nordamerika i løbet af det 16.gennem det 18. århundrede. Deres geografiske udstrækning er i tvivl; det kan være begrænset til regioner, der grænser op til N. Atlanterhavet., Temperaturændringer med høj bredde i havet er meget mindre i stand til at påvirke den globale atmosfære end lave breddegrader, såsom dem, der produceres af El ni .o.

hvorvidt vejen til udbredelse af klimaændringer er atmosfærisk eller oceanisk, eller om ændringer i oceanisk og terrestrisk sekvestrering af kulstof kan globalisere virkningerne af klimaændringer, som Mistænkt for glaciale / inter-glaciale klimaændringer, er åbne spørgsmål. Alligevel begynder vi at nærme os, hvordan det paradoks, der er nævnt ovenfor, kan ske: Global opvarmning kan fremkalde et koldere klima for mange af os.,

overvej først nogle observationer af oceaniske ændringer over den moderne instrumentale rekord, der går 40 år tilbage. I løbet af dette tidsinterval har vi observeret en stigning i den gennemsnitlige globale temperatur. På grund af sin store varmekapacitet har havet registreret små, men betydelige temperaturændringer. De største temperaturstigninger er i nær overfladevand, men opvarmning har været målbar til dybder så store som 3000 meter i N. Atlantic., Overlejret på denne langsigtede stigning er mellemårlige og dekadale ændringer, der ofte skjuler disse tendenser, forårsager regional variation og afkøling i nogle regioner og opvarmning i andre.

derudover viser nylige beviser, at oceanerne med høj bredde er frisket, mens subtroperne og troperne er blevet saltere. Disse mulige ændringer i den hydrologiske cyklus har ikke været begrænset til Nordatlanten, men er set i alle større oceaner. Alligevel er det N. Atlantic, hvor disse ændringer kan virke for at forstyrre den væltende cirkulation og forårsage en hurtig klimaovergang.,

for En 3-4 meter høj breddegrad opbygning af frisk vand i løbet af denne periode er faldet vandsøjlen salinities hele subpolar N. Atlantic så dybt som 2000m. På samme tid, og subtropiske nordlige tropiske salinities er steget.

den grad, i hvilken de to effekter balancerer med hensyn til ferskvand, er vigtig for klimaændringerne. Hvis nettoeffekten er en sænkning af saltholdigheden, skal der være tilsat ferskvand fra andre kilder: flodafstrømning, smeltning af flerårig arktisk is eller gletsjere., En oversvømmelse af det nordlige Atlanterhav med ferskvand fra disse forskellige kilder har potentialet til at reducere eller endda forstyrre den væltende cirkulation.

hvorvidt sidstnævnte vil ske, er problemets ne .us, og det er svært at forudsige med tillid. På nuværende tidspunkt har vi ikke engang et system til overvågning af væltecirkulationen.

modeller af væltningscirkulationen er meget følsomme over for, hvordan intern blanding parametriseres. Husk, at intern blanding af varme og salt er en integreret del af væltende cirkulation., En nylig undersøgelse viser, at for en model med konstant lodret blanding, som almindeligvis anvendes i koblede hav-atmosfære klima kører, der er kun stablen stabil klima tilstand: vores nuværende med betydelige forlis og tæt vand dannelse i det nordlige N. Atlantic.

med en lidt anden formulering, mere konsistent med nogle nylige målinger af oceaniske blandingshastigheder, der er små nær overfladen og bliver større over grov bundtopografi, fremkommer en anden stabil tilstand med ringe eller ingen dybvandsproduktion i det nordlige N. Atlantic., Eksistensen af en anden stabil tilstand er afgørende for at forstå, hvornår og hvis pludselige klimaændringer opstår. Når det forekommer i modelkørsler og i geologiske data, er det altid forbundet med hurtig tilsætning af ferskvand ved høje nordlige breddegrader.

og nu begynder du måske at se omfanget af problemet. Ud over at inkorporere en terrestrisk biosfære og Polaris, som begge spiller en stor rolle i reflektiviteten af solstråling, skal man nøjagtigt parametrisere blanding, der forekommer på centimeter til ti centimeter skalaer i havet., Og man er nødt til at producere lange koblede globale klimakørsler i mange århundreder! Dette er en skræmmende opgave, men er nødvendig, før vi med sikkerhed kan stole på modeller til at forudsige fremtidige klimaændringer.

udover at have brug for troværdige modeller, der nøjagtigt kan forudsige klimaændringer, har vi også brug for data, der korrekt kan initialisere dem. Fejl i indledende data kan føre til dårlige atmosfæriske forudsigelser om flere dage. Så en sikker vej til bedre vejrudsigter er bedre indledende data.

for havet er vores datadækning helt utilstrækkelig., Vi kan ikke sige nu, hvordan den væltende cirkulation ser ud med nogen tillid og står over for opgaven med at forudsige, hvordan det kan være om 10 år!

Der arbejdes nu på at afhjælpe dette. Global dækning af øvre havtemperatur og saltholdighedsmålinger med autonome flåd er godt inden for vores kapacitet inden for det næste årti, ligesom overflademålinger af vindspænding og havcirkulation fra satellitter.,

måling af dybe strømme er vanskeligere, men viden om placeringen af kritiske veje for tætte vandstrømme findes, og der arbejdes på at måle dem på nogle vigtige steder med fortøjede arrays.
vores viden om tidligere klimaændringer er også begrænset. Der er kun en håndfuld iskerneklimaoptegnelser med høj opløsning i de sidste 100,000 år, og endnu færre havrekorder med sammenlignelig opløsning., Bedre definition af tidligere klimastater er ikke kun nødvendig i sig selv, men til brug for modelers til at teste deres bedste klimamodeller til at gengive det, vi ved, der skete i fortiden, før vi troede på modelfremskrivninger om fremtiden. Vi er ikke der endnu, og der skal gøres fremskridt med både bedre data og forbedrede modeller, før vi kan begynde at besvare nogle kritiske spørgsmål om fremtidige klimaændringer.

forskere fortæller dig altid, at der er behov for mere forskningsfinansiering, og vi er ikke forskellige. Vores vigtigste budskab er imidlertid ikke kun det., Det er, at det globale klima bevæger sig i en retning, der gør pludselige klimaændringer mere sandsynlige, at disse dynamikker ligger ud over evnen hos mange af de modeller, der bruges i IPCC-rapporter, og konsekvenserne af at ignorere dette kan være store. For dem af os, der bor omkring kanten af N. Atlanterhavet, vi planlægger muligvis klimascenarier med global opvarmning, der er modsat det, der faktisk kan forekomme.