Een warme zeestroom die in elkaar stort, met als gevolg een nieuwe ijstijd. Het idee spreekt tot de verbeelding. Maar of het kan?

Kan Nederland afkoelen door opwarming van de aarde? Ja. Sterker nog, waarschijnlijk zou het niet de eerste keer zijn. Het is mogelijk als de warmtepomp van de Atlantische Oceaan vertraagt of zelfs stilvalt, een veelbesproken scenario dat vooral bekend werd dankzij de film The Day After Tomorrow. Het mag duidelijk zijn dat die film, waarin binnen een aantal dagen een ijstijd invalt, pure fictie is. Maar toch: moeten we extra truien aanschaffen of op termijn beducht zijn voor een nieuwe ijstijd?

Lopende band van zeewater
Wie dat wil begrijpen, moet weten hoe de Atlantische Oceaan de temperatuur in West-Europa beïnvloedt. Aan de oppervlakte van de Atlantische Oceaan stroomt warm water van de evenaar naar het noorden. Dit water koelt onderweg af. Daarnaast verdampt meer water dan dat zoet water wordt toegevoegd, waardoor het water richting het noorden steeds zouter wordt. Hoe zouter en kouder het water, hoe hoger de dichtheid ervan. Om die reden zinkt het in het hoge noorden naar de diepte, waarna het terug naar het zuiden vloeit. Doordat dit systeem wordt aangedreven door temperaturen en zout, heet het ‘thermohaliene circulatie’, waarbij thermo refereert aan temperatuur en halien aan zout. Hierdoor ontstaat een lopende band van zeewater die warmte naar het noorden transporteert en ons klimaat verwarmt. Die lopende band heet de ‘Atlantic Meridional Overturning Circulation’, afgekort AMOC.

Een versimpeld overzicht van de wereldwijde thermohaliene circulatie. De AMOC bevindt zich in de Atlantische Oceaan. Bron: naar Talley (2013).

Smeltende ijskappen
Om deze lopende band aan de gang te houden, is het belangrijk dat de dichtheid van water in het noorden hoog genoeg is om naar de bodem te zakken. Maar als de oceaan minder afkoelt door een warmere atmosfeer, neemt de dichtheid van het water af. Als daarnaast de ijskappen rond de Noordpool afsmelten en de hoeveelheid regen door klimaatverandering toeneemt, wordt de noordelijke oceaan zoeter. Zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water, waardoor het water nog langzamer zinkt. Door dit alles vertraagt de lopende band en vermindert het warmtetransport naar het noorden.

“Bij de laatste IPCC-modellen tonen alle modellen een verzwakking van de AMOC. Dat is tamelijk robuust, we zijn 95 tot 99 procent zeker”

Klimaatmodellen
Een mooi verhaal, maar gaat dit ook gebeuren? Vermoedelijk wel. Het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), de VN-organisatie die onze wetenschappelijke klimaatkennis evalueert, noemt het ‘erg waarschijnlijk’ dat de AMOC deze eeuw verzwakt. Daarbij baseert het IPCC zich vooral op computermodellen. Er zitten verschillen in hun exacte voorspellingen, maar over algemeen tonen deze modellen een duidelijke vertraging van de oceaanstroming. Prof. Dr. Sybren Drijfhout, fysisch oceanograaf aan de Universiteit Utrecht, werkt aan computermodellen van oceaan en klimaat. Hij vertelt ons over de krachten en zwaktes ervan. “Bij de laatste IPCC-modellen tonen alle modellen een verzwakking van de AMOC. Dat is tamelijk robuust, we zijn 95 tot 99 procent zeker. Bovendien komt het overeen met ons fundamentele begrip van natuurkunde.”

En de Golfstroom dan?

Veel mensen noemen de ons verwarmende zeestroming die stil kan vallen de ‘Golfstroom’. Dat is niet helemaal correct. De Golfstroom begint in de Golf van Mexico en stroomt langs de oostkust van Noord-Amerika. Hij is weliswaar onderdeel van de thermohaliene circulatie, maar wordt daarnaast aangedreven door winden en de draaiing van de aarde. Hierdoor zal hij niet stilvallen. Het grootschalige Atlantische circulatiesysteem waarvan de Golfstroom een onderdeel is, heet de Atlantic Meridional Overturning Circulation, kortweg AMOC. Hierover gaat dit artikel. De Noord-Atlantische drift is het noordelijke onderdeel van de AMOC dat daadwerkelijk warmte naar Europa transporteert.

Het theoretische ‘tipping point’
Vertragen is één ding, maar kan deze oceaanstroom ook abrupt stilvallen, zoals in The Day After Tomorrow op overdreven wijze gebeurt? Het is in elk geval mogelijk. In theorie zijn er twee ‘modussen’ waarin de AMOC zich kan bevinden: een modus met een snelle stroming en een modus met een zeer trage stroming. Op dit moment bevindt de AMOC zich in de snelle modus. Als de temperatuur en de hoeveelheid neerslag op de polen hoog genoeg worden, is deze modus niet meer stabiel en schiet de AMOC abrupt van de ene in de andere modus. We overschrijden dan een ‘tipping point’. De cruciale vraag is of we dit tipping point door klimaatverandering gaan bereiken.

Hebben de modellen een afwijking?
In het verleden vond zo’n stop vaker plaats, denken wetenschappers. Bijvoorbeeld tijdens het invallen van de koude Jonge Dryas in West-Europa, zo’n 13.000 jaar geleden. Desondanks noemt de IPCC het ‘erg onwaarschijnlijk’ dat de AMOC deze eeuw abrupt stilvalt. Dat baseert de organisatie wederom op de huidige klimaat- en oceaanmodellen. Maar daar heeft Drijfhout wel een kanttekening bij. “Men denkt dat het in deze eeuw niet waarschijnlijk is. Maar, en hier is discussie over, dat is gebaseerd op klimaatmodellen. En die hebben een afwijking. We weten dat de AMOC in de modellen stabieler is dan in werkelijkheid.”

De zoutbalans
Een belangrijke factor voor die afwijking is het zouttransport, vertelt Drijfhout. Als het oppervlaktewater dat naar het noorden stroomt zouter is dan het diepere water dat naar het zuiden stroomt, importeert de AMOC zout naar het noorden. Hij brengt immers meer zout naar het noorden dan hij er weghaalt. In de omgekeerde situatie exporteert de stroming juist zout. Het is van belang om te weten welke van deze situaties de juiste is. “Stel, het systeem raakt verstoord door extra smeltwater. Dan verzwakt de stroming. Als die stroming zout importeert, vertraagt deze import ook en wordt het water nog minder zout. Hierdoor verzwakt de stroming nog verder: een positieve terugkoppeling. Maar als de stroming zout exporteert, is het andersom. Dan is de AMOC juist stabieler.” Uit waarnemingen blijkt dat de stroming netto zout naar het noorden transporteert, maar veel modellen tonen het omgekeerde. Het gevolg is dat modellen een stabielere AMOC aangeven dan in werkelijkheid het geval is. Het lijkt erop dat modellen de balans tussen zouter water uit de Indische Oceaan en zoeter Antarctisch water niet goed weergeven. Dat komt weer doordat modellen de enorme resolutie missen die nodig is om alle processen tot in detail weer te geven.

Stroomsnelheden aan de oceaanoppervlakte zoals berekend door een oceaanmodel. Hoe lichter de kleur, hoe hoger de snelheid. Bron: Andrew Coward (National Oceanography Centre Southampton).

Wat zijn de gevolgen?
Het is al met al ingewikkeld om de toekomst van de oceaanstromingen te voorspellen, om het voorzichtig uit te drukken. Dat er íets staat te gebeuren met de AMOC en dus de Noord-Atlantische stroom lijkt echter zeker. En dan gaat het bij ons afkoelen. Toch? “Ja en nee,” nuanceert Drijfhout. “Dat geldt alleen als de stroming vertraagt zonder dat de aarde verder opwarmt. Hij moet echt behoorlijk snel ineen storten wil het afkoelingseffect sterker zijn dan de opwarming van de aarde.” Waarschijnlijk heeft een vertraging van de Noord-Atlantische stroom bij ons dus vooral een dempend effect op de opwarming. “Dat zien we nu al. Als je de opwarming van de afgelopen 150 jaar van verschillende locaties afzet tegen het gemiddelde op aarde, zie je wat ik het ‘warming hole’ noem. Ten westen van Engeland is die opwarming heel zwak.”

Niet desastreus
De gevolgen zijn waarschijnlijk dus niet desastreus voor Europa. Alleen in het meest extreme geval koelt het voor een periode van tientallen jaren af, wordt het droger en nemen de stormen toe. Daarna stijgt de temperatuur weer. Het Arctische zee-ijs verdwijnt hierdoor minder snel en “dat kun je gunstig noemen,” zegt Drijfhout. Maar er zullen ook gevolgen buiten Europa zijn. De warmte die niet meer naar ons komt, blijft hangen in het zuiden. “Daar vindt een versterking van de opwarming plaats. Afhankelijk van allerlei details kan dat betekenen dat de Antarctische ijskap sneller afsmelt, waardoor de zeespiegel harder stijgt. Maar de modellen zijn nog niet goed genoeg om daar harde uitspraken over te doen.”

De AMOC toont nog maar eens aan waarom het lastig is om exacte voorspellingen te doen over het klimaat. Terugkoppelingen die we niet helemaal begrijpen kunnen processen versnellen of juist afremmen. Dat de stroming op zijn minst vertraagt, lijkt echter zeker. Mogelijk smelten de ijskappen van Antarctica daardoor sneller af, met als gevolg een sterkere zeespiegelstijging. Maar of jij binnenkort extra truien moet aanschaffen? Dat waarschijnlijk niet. En die nieuwe ijstijd? Die laat nog even op zich wachten.

Niels Waarlo (1994) is masterstudent Aardwetenschappen aan de Universiteit Utrecht. Daar houdt hij zich bezig met klimaatreconstructie en sedimentaire geologie. Daarnaast is hij actief in de wetenschapscommunicatie en –educatie. Op dit moment loopt hij stage bij de wetenschapsredactie van de Volkskrant. Eerder werkte hij bij de afdeling educatieve ontwikkeling van Naturalis en schreef hij voor verschillende websites als muziekjournalist.