Den atlantiske meridionale omveltningssirkulasjonen (AMOC) er det viktigste havstrømsystemet i Atlanterhavet. Den er en sentral del av Jordens havsirkulasjon og spiller en viktig rolle i planetens klimasystem. AMOC omfatter strømmer ved overflaten og på store dyp i Atlanterhavet som drives av endringer i vær, temperatur og saltholdighet. Disse strømmene utgjør halvparten av den globale termohaline sirkulasjonen, mens den andre halvparten utgjøres av den sørlige omveltningssirkulasjonen.
AMOC består av en nordgående strøm av varmt vann med høyere saltholdighet i de øvre lagene av Atlanterhavet og en sørgående returstrøm av kaldt dypvann med lavere saltholdighet. Når det varme, salte overflatevannet avkjøles i nord, øker tettheten og vannet synker ned i dypet. De ulike grenene er forbundet gjennom områder med omveltning i Nordiske hav og Sørishavet. Områdene med omveltning er viktige for utvekslingen av varme, oppløst oksygen, karbon og næringsstoffer, og dermed for havets økosystemer og funksjon som karbonsluk.
Klimaendringer kan svekke AMOC gjennom økt varmeinnhold i havet og større tilførsel av ferskvann fra smelting av Grønlandsisen. Studier basert på oseanografiske rekonstruksjoner tyder på at AMOC er svakere enn før den industrielle revolusjon, men det er usikkert hvor mye som skyldes klimaendringer og hvor mye som skyldes naturlige variasjoner. Klimamodeller forutsier at AMOC vil svekkes ytterligere i løpet av det 21. århundre. En kraftig svekkelse kan i ytterste fall føre til en kollaps, som regnes som et mulig vippepunkt i klimasystemet.
Overordnet struktur
Områdene rundt ekvator er de varmeste delene av kloden. På grunn av termodynamiske prosesser transporteres denne varmen mot de geografiske polene. Mesteparten av varmen transporteres av atmosfærisk sirkulasjon, men varme havstrømmer ved overflaten spiller også en viktig rolle. Varme fra ekvator beveger seg enten nordover eller sørover. Atlanterhavet er det eneste havet der varmestrømmen går nordover. En stor del av varmetransporten i Atlanterhavet skjer gjennom Golfstrømmen, en overflatestrøm som fører varmt vann nordover fra Karibia. Selv om Golfstrømmen som helhet drives av vind alene, får dens nordligste del, Den nordatlantiske strømmen, mye av varmen sin fra termohalin utveksling i den atlantiske meridionale omveltningssirkulasjonen (AMOC). AMOC er således det viktigste havstrømsystemet i Atlanterhavet. Den transporterer dermed opptil 25 % av den samlede varmetransporten mot den nordlige halvkule, og spiller en viktig rolle for det milde klimaet i Nordvest-Europa.
AMOC er en sentral del av Jordens havsirkulasjon og spiller en viktig rolle i planetens klimasystem. Den omfatter strømmer ved overflaten og på store dyp i Atlanterhavet. Disse strømmene utgjør halvparten av den globale termohaline sirkulasjonen, mens den andre halvparten utgjøres av den sørlige omveltningssirkulasjonen.
Den globale termohaline sirkulasjon forbinder verdenshavene gjennom et sammenhengende «transportbånd» av vannutveksling. Normalt holder relativt varmt vann med lavere saltholdighet seg ved havoverflaten, mens de dypere lagene er kaldere, tettere og har høyere saltholdighet, noe som gir lagdeling i havet. Dypvannet tilføres etter hvert varme og/eller får redusert saltholdighet gjennom utveksling med havets blandingslag, slik at tettheten avtar og vannet stiger mot overflaten. Forskjeller i temperatur og saltholdighet finnes både mellom havlagene og mellom forskjellige deler av verdenshavet, og sammen driver de den termohaline sirkulasjonen. Stillehavet har lavere saltholdighet enn de andre verdenshavene fordi det mottar store mengder ferskt regnvann.
Komponenter av strømsystemet
Havvannet i Nord-Atlanteren har høyere saltholdighet enn vannet i Stillehavet, dels fordi omfattende fordampning fra overflaten konsentrerer saltet i vannet som blir igjen, og dels fordi havis nær polarsirkelen skiller ut salt når den fryser om vinteren. Enda viktigere er det at vann som fordamper fra Atlanterhavet, transporteres bort med den atmosfæriske sirkulasjonen. Passatvindene fører denne fuktigheten over Mellom-Amerika og til den østlige delen av det nordlige Stillehavet, der den faller som regn. Store fjellkjeder som Tibetplatået, Rocky Mountains og Andesfjellene hindrer en tilsvarende transport av fuktighet tilbake til Atlanterhavet.
Som følge av disse prosessene blir overflatevannet i Atlanterhavet saltere og dermed tettere, og synker til slutt ned og danner nordatlantisk dypvann. Dannelsen av nordatlantisk dypvann skjer i stor grad ved at tett vann fra Nordiske hav strømmer sørover over Grønland–Skottland-ryggen. Dette overløpsvannet består hovedsakelig av Denmark Strait Overflow Water, som strømmer gjennom Danmarkstredet, og Iceland–Scotland Overflow Water, som strømmer øst for Island. Labradorhavvann kan også spille en viktig rolle, men stadig mer forskning tyder på at vannet i Labradorsjøen og Irmingerhavet hovedsakelig resirkuleres gjennom den nordatlantiske havvirvelen og har liten forbindelse med resten av AMOC.
Nordatlantisk dypvann er ikke det dypeste vannlaget i Atlanterhavet. Antarktisk bunnvann er alltid det tetteste og dypeste vannlaget i havbassenger som er dypere enn 4000 m. Når de øvre delene av antarktisk bunnvann strømmer oppover, blandes de med og forsterker nordatlantisk dypvann. Dannelsen av nordatlantisk dypvann markerer også begynnelsen på sirkulasjonens nedre celle. Nedsynkingen som danner nordatlantisk dypvann, balanseres av en tilsvarende mengde oppstrømming. I det vestlige Atlanterhavet fører Ekmantransport, det vil si blandingen mellom havlagene nedover som skyldes vindaktivitet, til kraftig oppstrømming i Kanariastrømmen og Benguelastrømmen, som ligger henholdsvis utenfor Afrikas nordvestlige og sørvestlige kyst. I det østlige Atlanterhavet forekommer betydelig oppstrømming bare i visse måneder av året fordi den dype termoklinen i denne regionen gjør oppstrømmingen mer avhengig av havoverflatetemperaturen enn av vindaktiviteten. Det finnes også en flerårig syklus i oppstrømmingen som følger El Niño/La Niña-syklusen.
Samtidig beveger det nordatlantiske dypvannet seg sørover, og ved den sørlige enden av tverrsnittet gjennom Atlanterhavet strømmer omkring 80 % av vannet opp i Sørishavet, noe som forbinder det med den sørlige omveltningssirkulasjonen. Etter oppstrømmingen antas vannet å følge én av to veier. Vann som kommer til overflaten nær Antarktis, vil sannsynligvis bli avkjølt av antarktisk sjøis og synke tilbake til sirkulasjonens nedre celle. Noe av dette vannet vil igjen og bli en del av antarktisk bunnvann, mens resten av strømmen i den nedre cellen etter hvert vil nå dypet i Stillehavet og Indiahavet. Vann som strømmer opp på lavere, isfrie breddegrader, beveger seg videre nordover på grunn av Ekmantransport og går inn i den øvre cellen. Det varme vannet i den øvre cellen står for returstrømmen til Nord-Atlanteren, som hovedsakelig går langs vestkysten av Afrika og gjennom Det indonesiske øyriket. Når dette vannet vender tilbake til Nord-Atlanteren, blir det kaldere og tettere og synker, slik at det igjen inngår i nordatlantisk dypvann.
AMOC gjør også Atlanterhavet til et viktig karbonsluk. Oppstrømming bringer næringsstoffer til overflaten og fremmer veksten av planteplankton, mens gammelt dypvann som kommer til overflaten kan ta opp relativt store mengder karbon før vannet igjen synker. Nord-Atlanteren er det største enkeltstående karbonsluket på den nordlige halvkule.
Brå endringer i sen pleistocen Under sen pleistocen gjennomgikk klimaet en rekke brå svingninger kjent som Dansgaard-Oeschger-hendelser (D-O-hendelser). På Grønland innebar de oppvarming på mellom 8 °C og 15 °C i løpet av noen tiår, samtidig som Sørishavet ble avkjølt. Mønsteret er forenlig med en styrket AMOC som transporterte mer varme nordover. Mange av hendelsene ser ut til å ha blitt avsluttet av Heinrich-hendelser, da store mengder is og smeltevann fra Nord-Amerika strømmet ut i Nord-Atlanteren og reduserte saltholdigheten i Nord-Atlanteren og svekket sirkulasjonen.
Det er ikke enighet om hvorfor AMOC varierte så kraftig i denne perioden. Foreslåtte forklaringer omfatter endringer i saltholdighet, vindmønstre og havis, men paleoklimatiske data er ikke tilstrekkelige til å fastslå om endringer i AMOC utløste D-O-hendelsene eller selv var en følge av andre endringer. Mot slutten av siste istid ble en kraftig styrking av AMOC knyttet til oppvarmingen under Bølling–Allerød-interstadialen. Senere førte en brå svekkelse av AMOC til den kalde yngre dryas-perioden, trolig etter stor tilførsel av smeltevann fra Laurentide-isen.
Stabilitet og følsomhet
Studier basert på oseanografiske rekonstruksjoner tyder på at AMOC er svakere enn før den industrielle revolusjon, men det er usikkert hvor mye som skyldes klimaendringer og hvor mye som skyldes naturlige variasjoner. Klimamodeller forutsier at AMOC vil svekkes ytterligere frem mot 2100. En kraftig svekkelse kan i ytterste fall føre til en kollaps, som regnes som et mulig vippepunkt i klimasystemet.
Klimaendringene kan svekke AMOC både ved å varme opp overflatevannet og ved å redusere saltholdigheten gjennom tilførsel av store mengder smeltevann fra Grønland og økt nedbør over Nord-Atlanteren. Begge prosessene reduserer overflatevannets tetthet og gjør nedsynkingen som driver sirkulasjonen vanskeligere.
I 1960-årene utførte den amerikanske oseanografen Henry Stommel mye av forskningen på AMOC ved hjelp av det som senere ble kjent som Stommels boksmodell. Han introduserte ideen om Stommel-bifurkasjon, der AMOC enten kan eksistere i en sterk tilstand, slik den har gjort så langt tilbake som den historiske dokumentasjonen rekker, eller kollapse til en mye svakere tilstand og ikke gjenopprettes med mindre den økte oppvarmingen og/eller ferskvannstilførselen som forårsaket kollapsen, reduseres. Oppvarmingen og ferskvannstilførselen kan direkte forårsake kollapsen eller svekke sirkulasjonen til en tilstand der dens normale variasjoner kan presse den forbi vippepunktet. Muligheten for at AMOC er et bistabilt system som enten er «på» eller «av», og som plutselig kan kollapse, har siden vært gjenstand for vitenskapelig diskusjon.
Modellering av AMOC-kollaps
Ulike typer klimamodeller gir forskjellige resultater for hvor stabil AMOC er. Forenklede modeller kan lettere simulere flere stabile tilstander og en brå kollaps, mens omfattende generelle sirkulasjonsmodeller vanligvis viser en gradvis svekkelse og større motstand mot kollaps. Det er usikkert om dette betyr at AMOC faktisk er svært stabil, eller om de mest omfattende modellene har systematiske skjevheter som gjør sirkulasjonen for stabil.
Jordsystemmodeller av høy kvalitet viser at en kollaps er lite sannsynlig og bare vil bli sannsynlig dersom et høyt nivå av global oppvarming (4 °C) opprettholdes lenge etter 2100. Noe forskning innen paleoseanografi synes å støtte denne oppfatningen. Enkelte forskere frykter at de komplekse modellene er for stabile, og at fremskrivninger med lavere kompleksitet som peker mot en tidligere kollaps, er mer nøyaktige. En av disse fremskrivningene antyder at AMOC kan kollapse rundt 2065, men mange forskere er skeptiske til denne fremskrivningen. Noe forskning antyder også at omveltningssirkulasjonen i Sørishavet kan være mer utsatt for kollaps enn AMOC.
I oktober 2024 publiserte 44 klimaforskere et åpent brev der de hevdet at vitenskapelige studier fra de foregående årene viste at risikoen for AMOC-kollaps var blitt kraftig undervurdert, at den kan inntreffe i løpet av de neste tiårene, og at dette vil få ødeleggende konsekvenser, særlig for de nordiske landene.
Utvikling Det er vanskelig å fastslå den langsiktige utviklingen i AMOC fordi direkte målinger bare har vært tilgjengelige siden 2004, mens eldre utvikling må rekonstrueres ved hjelp av indirekte indikatorer.
Observasjoner