Färskvattentillförsel förpassar Europa till frysboxen

Om man stänger av cirkulationspumpen i källaren blir elementen i vardagsrummet snart kalla. Samma princip gäller pumpen som driver runt enorma mängder havsvatten i Atlanten och som via Golfströmmen förflyttar värme från syd till nord, ända upp till de brittiska öarna och Norge.

Golfströmmen säkerställer bland annat att Nordeuropa och Skandinavien har betydligt mildare vintrar än Kanada på andra sidan oceanen.

Men nu hotar stora mängder färskt smältvatten från inlandsisen att stänga av värmen.

Enligt nya beräkningar från forskare vid Köpenhamns universitet kan en snabb och kraftig tillförsel av färskvatten i havet mellan Grönland och Island redan om ett par årtionden föra pumpen förbi en ödesdiger punkt, där den försvagas så mycket att vårt klimat kollapsar.

Golfströmmen är vår varma vän

Jordens oceaner är anslutna via ett enormt transportband av havsströmmar, som vrider sig hela vägen runt jorden. Golfströmmen är en utlöpare av transportbandet som rör sig från Mexikanska golfen – därav namnet – ända upp till norra Atlanten.

Ju längre norrut strömmen rör sig, desto mer värme förlorar den. Värmeförlusten gör vattnet kallare, mer salthaltigt och tyngre. I havsområdet mellan Grönland och Island sjunker det tunga ytvattnet ned till två-tre kilometers djup.

Nedsjunkningen kan jämföras med en cirkulationspump, som driver en södergående bottenström hela vägen till Antarktis. Där återvänder vattnet till ytan och flyter norrut igen.

De senaste årtiondena har denna nedsjunkningspump försvagats, eftersom den globala uppvärmningen skickar ökande mängder färskt smältvatten från det grönländska istäcket ut i Nordatlanten. Färskvattnet är lättare än Golfströmmens kalla, salthaltiga vatten och uppblandningen innebär att vattnet i stället för att sjunka stannar kvar vid ytan.

Uppvärmningen kan därmed föra havsströmmarnas globala transportband hotfullt nära en kritisk punkt, då mängden färskvatten i havet utanför Grönland blir så stor att pumpen bakom strömmarna stannar helt.

Avsmältningen är utom kontroll

Fram till millennieskiftet var istäcket på Grönland någorlunda i balans, eftersom nederbörden över isen nära nog kompenserade den mängd färskvatten som istäcket förlorade vid avsmältningen och kalvningen av isberg.

I slutet på 1990-talet låg den årliga massförlusten på 28 miljarder ton, men på senare år har istäcket varje år släppt ut 250-300 miljarder ton lätt färskvatten i havet. År 2019 slog massförlusten alla rekord när den nådde upp till 532 miljarder ton.

Klimatforskaren Sebastian Mernild från Syddanska universitetet uppskattar att även inlandsisen på 2040-talet kan tvingas över en kritisk punkt, då istäcket oåterkalleligt kommer att fortsätta krympa i århundraden. Mernild är huvudförfattare i ämnet i en kommande rapport från FN:s klimatpanel, IPCC.

Om istäcket på Grönland passerar denna punkt kommer det oundvikligen att leda till en stadigt ökande tillförsel av färskvatten i Nordatlanten, vilket kommer att försvaga nedsjunkningspumpen och dämpa havsströmmens styrka.

Om havsströmmarna avstannar helt kommer det att få våldsamma konsekvenser på båda sidor av Atlanten.

Vintertemperaturerna i nordvästra Europa kommer att minska med upp till tre grader, och kraftiga vinterstormar kommer att bli allt vanligare. Nedkylningen kommer att hårdast drabba norra Skandinavien med en temperaturminskning på mer än tio grader.

På andra sidan Atlanten kommer kollapsen att medföra stigande vattenstånd på 15-20 centimeter längs USA:s östkust, samt utlösa fler stormfloder, eftersom Golfströmmen inte längre dirigerar bort de stora mängderna havsvatten från kusterna.

Nätverk övervakar strömmarna

Havsströmmarna i Atlanten transporterar omkring 17 miljoner kubikmeter vatten i sekunden och står för en värmetransport på 1,3 biljarder watt. Det är 200 gånger så mycket energi som världens samtliga kraftverk tillsammans kan producera.

På grund av de allvarliga konsekvenserna av en kollaps har klimatforskare de senaste 20 åren byggt upp tre nätverk av mätstationer tvärs över Atlanten, som konstant övervakar både de kalla bottenströmmarna och de varma ytströmmarna.

Nätverken består av strängar, som är förankrade i havsbotten och hålls utsträckta med bojar nära havsytan. Strängarna är försedda med instrument som är placerade vid olika djup, så att de fångar upp både de kalla bottenströmmarna och de varma ytströmmarna, som Golfströmmen.

OSNAP-nätverket spelar en central roll, eftersom nätverket mäter utvecklingen i sjunkområdena runt Island och i Labradorhavet, där cirkulationspumpen driver de djupa havsströmmarna söderut.

Jämfört med tidigare mätningar från fartyg visar observationerna, att havsströmmarnas styrka har minskat med 15 procent sedan 1950.

Men det handlar bara om ett genomsnitt. Strömmarnas styrka kan variera kraftigt från år till år och från årtionde till årtionde.

Strömstyrkan minskade exempelvis med 30 procent 2009, vilket reducerade värmetransporten till Nordatlanten med nästan 100 biljoner watt – motsvarande energiproduktionen från mer än 100 000 stora kraftverk. Konsekvensen blev en ovanligt hård vinter i Europa.

För att skilja dessa plötsliga, naturliga variationer från den långvariga effekten av den uppvärmning som människor har orsakat, behövs det data som sträcker sig flera århundraden bakåt i tiden.

Nu har en internationell forskargrupp under ledning av den tyske klimatfysikern Levke Caesar hittat den informationen i ett brett spektrum av naturens klimatarkiv.

Golfströmmen är historiskt svag

Den viktigaste källan till information om havsströmmarnas styrka genom historien är borrkärnor från havsbotten. Kärnorna innehåller sediment med partiklar av silt, det vill säga mycket finkornig sand, som havsströmmarna tappar på vägen.

I perioder då strömmarna är kraftiga avlagrar de bara större partiklar, och de mindre partiklarna virvlar vidare med strömmen. När strömmen är svag sjunker även de små partiklarna ned till botten. Mängden små respektive stora korn i borrkärnornas lager skvallrar därmed om styrkan i de forntida strömmarna.

Borrkärnor berättar också om förflutna temperaturer vid havsytan. Där analyserar forskarna kärnornas innehåll av små mikroskopiska djur med kalkskal som sjunker ned på havsbotten när de dör. En del arter trivs i varmt havsvatten, medan andra dominerar i kyligt vatten. På så sätt avslöjar artsammansättningen vid olika nivåer i borrkärnan havstemperaturerna bakåt i tiden.

Forskargruppen har också inhämtat data från klimatarkiv på land, exempelvis borrkärnor från istäcket på Grönland och trädringar som både avslöjar hur mycket vatten som har avdunstat från havsytan, samt hur höga lufttemperaturerna har varit kring Atlanten.

Genom att samköra de olika mätningarna har forskarna nu fått en detaljerad överblick över havsströmmarnas styrka från år 400 e.Kr. fram till i dag.

Fram till 1850 fungerade havscirkulationen i Atlanten som en välsmord maskin. Då slutade en kall period kallad "den lilla istiden", och den efterföljande uppvärmningen gjorde att avsmältningen från glaciärer på det norra halvklotet och från istäcket på Grönland ökade.

Större mängder smältvatten slapp ut i sjunkområdet runt Grönland och Island, vilket försvagade havsströmmarnas cirkulationspump en aning.

Från 1950 och i synnerhet efter 2005 har ökad avsmältning från inlandsisen på allvar försvagat pumpen, som nu befinner sig på sin svagaste nivå på 1600 år.

Klimatfysikern Levke Caesar har kommit fram till att havsströmmarnas styrka kan avta med ytterligare 34-45 procent fram till 2100, om de människoorsakade utsläppen av växthusgaser fortsätter som nu.

Och hon uppskattar att havscirkulationen kan komma hotfullt nära den kritiska punkten under kommande århundraden, då Golfströmmen blir instabil och riskerar att helt kollapsa.

Den snabba vägen till klimatkollapsen

Klimatfysikerna Johannes Lohmann och Peter Ditlevsen från Köpenhamns universitet har nu utfört modellberäkningar som utforskade hur stor avsmältningen från det grönländska istäcket behöver bli för att helt stoppa cirkulationspumpen.

I simuleringen ökade forskarna långsamt tillströmningen under 300 år, tills den kritiska vattentillförseln överskreds vid 230 000 kubikmeter färskvatten i sekunden under sommarmånaderna. När tillströmningen ökades ytterligare kollapsade nedsjunkningspumpen mellan Grönland och Island totalt.

Forskarna simulerade sedan ett antal förlopp, i vilka tillförseln av färskvatten till sjunkområdet ökades snabbare, men bara till nivåer under den kritiska punkten på 230 000 kubikmeter per sekund, så att det inte skulle innebära någon fara.

Beräkningarna visade mycket överraskande att även mindre mängder smältvatten kunde stoppa havsströmmarna, om färskvattentillförseln skedde i ett högt tempo inom 10-150 år. Och ju snabbare avsmältningen från istäcket steg i modellen, desto mindre mängder smältvatten krävdes det för att stänga av pumpen bakom havsströmmarna.

Förhoppningsvis får vi aldrig veta om Lohmanns och Ditlevsens modeller stämmer. Den bästa metoden att minimera risken att Golfströmmen kollapsar är en snabb och drastisk reduktion av världens utsläpp av växthusgaser.

Tills dess är det av avgörande vikt att mätningarna från de tre nätverken tvärs över Atlanten fortsätter under kommande årtionden, så att forskarna får bättre data om havsströmmarnas styrka under en längre period.

Mätningarna ökar möjligheten att beräkna exakt hur stor och hur snabb avsmältning från istäcket som krävs för att stänga av cirkulationspumpen i Atlantens källare.