Weernieuws

Verandering in deel Golfstroom strookt met broeikaseffect

Bron: NRC (17-04-2004) en Science (16-04-2004)

Er zijn nieuwe aanwijzingen dat er grote veranderingen optreden in de oceaanstromingen in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan. In de online-editie van Science (16 april) maken Sirpa Häkkinen (NASA) en Peter Rhines (University of Washington) aannemelijk dat de waterverplaatsing in de enorme circulaire stroming ten zuiden van Groenland tussen 1992 en 2002 met 20 procent is afgenomen.

Zij leiden dat af uit de door de Frans-Amerikaanse Topex/Poseidon satelliet gesignaleerde stijging van het zeeniveau in het centrum van deze trage draaikolk. De waarneming wordt gesteund door een beperkt aantal hydrografische metingen ter plekke. Ook een korte serie zeehoogtemetingen van twee andere satellieten (Seasat en Geosat) in de jaren tachtig sluit aan bij de trend. De meetreeks is nog te kort om er vergaande conclusies aan te verbinden, maar de onderzoekers merken op dat de trend overeenstemt met hetgeen als broeikaseffect is voorspeld.

Onderwerp van studie is de `subpolar gyre', de trage draaikolk (met een diameter van vele honderden kilometers) die ten zuiden van Groenland langzaam tegen de klok in draait (cyclonaal). Hij is aan de zuidflank via de bekende Golfstroom gekoppeld aan de subtropische gyre die juist met de klok meedraait (anti-cyclonaal). De aarde kent een achttal van zulke gyres. Ze worden in beweging gehouden door wind, zoutgehalte- en zeeniveau-verschillen en maken deel uit van een complex stromingspatroon (de thermohaliene circulatie) dat zich uitstrekt tot aan de bodem van de oceanen. Door afkoeling en toegenomen zoutgehalte zakt bij IJsland veel oceaanwater naar de diepte.

De Topex/Poseidon-satelliet is ontworpen voor hoogtemetingen aan het oceaanoppervlak. Hij kwam in 1992 in een baan op 1.300 km hoogte en meet de gemiddelde hoogte van het zeeoppervlak met een nauwkeurigheid van ongeveer 4 cm. De metingen zijn te corrigeren voor de afwisselingen van getijden en verstorende meteorologische effecten.

De cyclonale gyre ten zuiden van Groenland draait om een relatief laagliggende watermassa, de anticyclonale gyre verderop om een hoog liggend centrum. Er is een methode ontwikkeld om de sterkte van zeestromingen te berekenen uit de gesignaleerde zeeniveauverschillen ter plekke, zoals windsnelheden kunnen worden berekend uit luchtdrukverschillen. Omdat het centrum van de gyre bij Groenland minder diep is geworden moet ook de stroming zijn afgenomen. Deze conclusie wordt bevestigd door directe meting van de stroomsnelheid met behulp van boeien en dergelijke.

Het is nog niet helder wat de oorzaak is van de veranderingen. Er zijn geen sterke aanwijzingen dat een veranderd windklimaat de aanstichter is. Eerder zou de verminderde afzinking van oceaanwater bij IJsland de verklaring kunnen zijn.

Afbeelding NRC Handelsblad 17-04-2004: De zeestromingen in de Atlantische Oceaan zijn voor hun voortbestaan gedeeltelijk afhankelijk van het gemak waarmee zeewater bij IJsland naar de diepte kan wegzakken. Plaatselijke opwarming kan dit proces verstoren.

Karel Knip - NRC Handelsblad

Decline of Subpolar North Atlantic Circulation During the 1990s

S. Häkkinen1* and P.B. Rhines2
1NASA Goddard Space Flight Center, Code 971, Greenbelt, MD 20771, USA. 2University of Washington, Box 357940, Seattle,
WA 98195, USA.

INLEIDING
Observations of sea surface height reveal that dramatic changes have occurred over the past decade in the mid-tohigh-latitude North Atlantic Ocean. TOPEX/Poseidon altimeter data show that subpolar sea surface height increased during the 1990s and the geostrophic velocity derived from altimeter data exhibits declining subpolar gyre circulation. Combining the data from earlier satellites, we find that subpolar circulation may have been weaker in the late 1990s than in the late 1970s and 1980s. Direct current-meter observations in the boundary current of the Labrador Sea support the weakening circulation trend of the 1990s and, together with hydrographic data show that the mid-to-late 1990s decline extends deep in the water column. Analysis of the local surface forcing suggests that the 1990s buoyancy forcing has a dynamic effect consistent with altimetric and hydrographic observations: a weak thermohaline forcing allows the decay of the domed structure of subpolar isopycnals and weakening of circulation.

CONCLUSIE
Conclusions. Altimetric geostrophic circulation observations and supporting deep-sea current meter observations suggest significant changes over the last two decades, with increasing sea surface height and weakening subpolar gyre circulation in the 1990s. By comparing the dynamic consequences of three mechanisms, buoyancy forcing and barotropic and baroclinic response to local wind stress curl, we find that the gyre weakening in the 1990s is not attributable to local wind stress changes associated with NAO. The weakening-gyre-scenario of the 1990s parallels the warming in the central subpolar gyre which is the wellobserved relaxation of the water column following the intense winter convection period of 1989-1994. The lack of deep convection is the oceanic response to the local buoyancy forcing which has mimicked low- AO heat fluxes even though the index itself has reversed itself twice during the 1990s. Because we lack SSH data prior to 1978, we cannotdetermine whether the 1990s slowing gyre is a part of a decadal cycle, or the beginning of a longer term trend. Since Labrador Sea processes are intimately linked to the meridional overturning circulation, involving both intermediate-depth and deep waters, these observations of rapid climatic changes over one decade may merit some concern for the future state of the MOC. Continuation of the altimeter missions will allow us to follow the evolution of this subpolar signal and its influence on the North Atlantic. Field observations of the subsurface oceanic circulation, hydrography and ice cover (28) will be of great importance in establishing the origin of these climate shifts.