Het voorkomen van een interne klimaatscyclus van vele decennia lang is een interessant gegeven. Er zijn aanwijzingen dat de AMO* en ook de NAO* hier een sleutelrol in spelen. Het betreft hier niet alleen een regionaal gebeuren in het Noord-Atlantische gebied maar een wereldwijd fenomeen van lucht- en oceaancirculatie. Zo is de warme Golfstroom maar een onderdeel van de ‘great conveyer belt’ in de oceanen en de NAO is een onderdeel van het energietransport van de tropen naar de noordpool. Maar hoe werkt het dan? Hieronder probeer ik de theorie hierachter uit te leggen in vier fasen.
De tropen ontvangen de meeste energie van de zon en warmen op terwijl de polen energie verliezen en afkoelen. Indien er geen lucht- en zeestromen waren geweest zou het temperatuurverschil tussen de tropen en de pool veel groter zijn maar juist de stroming tracht de verschillen te vereffenen. We kijken naar het noordelijke halfrond.
Fase 1:
Wanneer de tropen opwarmen maar de noordpool koud blijft nemen de drukverschillen toe en trekken de luchtcirculaties (Hadleycellen) aan. Ook wanneer de aarde in zijn geheel opwarmt, blijft het poolgebied in eerste instantie achter vanwege de grote ijsmassa’s. Dit geeft sterkere westenwinden in de gematigde zones en dus ook een hogere NAO. Vooral in de winter wordt er meer warmte vanuit de noordelijke oceanen over de continenten geblazen en in het voorjaar trekt het Russische sneeuwdek zich sneller terug. Dit verwarmt het noordelijke halfrond terwijl de Noord-Atlantische oceaan door energieverlies tijdelijk afkoelt. Een dergelijke fase hadden we begin jaren ’90.
Fase 2:
Daarnaast drijven de winden de oceaancirculaties aan maar vanwege de traagheid van de enorme watermassa duurt het vele en vele jaren voordat ook de diepere lagen in beweging zijn gebracht. Een hoge NAO-index brengt op den duur meer water in beweging in de Atlantische oceaan, waarbij er meer energietransport plaats vindt vanuit de tropen richting Noord-Europa. Uiteindelijk dringt dat lauwe water ook door tot in de Noordelijke IJszee waar het zeeijs aanvreet. In een dergelijke fase zitten we nu maar kwam ook rond 1940 voor. Dit heeft een extra verwarmend effect van vooral het noordpoolgebied. In de noordelijke zeeën koelt het water af, wordt zilter en zinkt naar de bodem, waarlangs het door Atlantische bekken naar het zuiden stroomt. Dit noemt men de thermohaliene circulatie (THC*) . Aan de oppervlakte loopt een compensatie stroomt door de volle lengte van de oceaan die ten zuiden van de evenaar koeler water aanvoert vanuit koudere streken en in het noordelijke deel warm water aanvoert vanuit de tropen. De hoofdstroom hiervan loopt langs de oostkust van de VS en steekt vervolgens noordoostwaarst de oceaan over richting de Faeröer. Zolang de zuidwestenwinden, tussen IJsland en de Azoren, goed door blijven blazen en de dichtheid van het zeewater nabij de poolzee toeneemt, houdt deze oceaancirculatie stand maar niet alleen in Atlantische oceaan.
Fase 3:
Het koude dieptewater moet ook weer ergens omhoog kunnen komen en het noordwaarts stromende, Atlantische oppervlakte water, moet bij de ingang worden aangevuld. De opwellings gebieden liggen veelal in de Stille Oceaan en de THC zuigt aan de oppervlakte water aan uit de Indische oceaan, om Zuid-Afrika heen, wat daar ook deels van onderen wordt aangevuld. De opwelling van koud water is in het oostelijke equatoriale deel van de Stille Oceaan een periodiek verschijnsel en manifesteert zich als La Nina. Maar ook op ander plaatsen kan dat water naar boven komen, bijvoorbeeld in de Golf van Alaska. Een goed draaiende THC (of NAO-circulatie) doet op den duur de Stille- en de Indische Oceaan afkoelen. Ook de bovenliggende troposfeer zal dan, vooral in de tropen, minder sterk opwarmen.
Samen met de opwarming van de noordpool neemt het zonale temperatuurverschil af. Dit resulteert in een verzwakking van de circulatiepatronen in de atmosfeer en een daling van de NAO. In een dergelijke fase zaten we in de jaren ’50. Bij zwakkere westenwinden blijft de winterkoude beter boven de continenten plakken en ook de sneeuwbedekking is vaak groter bij een negatieve NAO-index wat de temperatuur op het noordelijke halfrond naar beneden drukt. Vooral Europa krijgt een kouder klimaat.
Fase 4:
Als gevolg van de zwakkere westenwinden van de NAO verzwakt ook de oceaancirculatie en koelt de Noord-Atlantische oceaan af terwijl het water ten zuiden van evenaar warmer wordt.
Uiteindelijk bereikt minder warm water het noordpoolgebied zodat het pakijs tussen Nova Zembla en Groenland zich ’s winters steeds verder kan uitbreiden en in de zomer beter stand houdt. Het wordt kouder op de noordpool. Op termijn heeft de verzwakte THC ook wereldwijde effecten, zoals opwarming van de Stille- en Indische Oceaan door gebrek aan opwellend dieptewater. Dit zou zich kunnen openbaren in een frequenter en krachtiger optreden van El Nino, waarvan bekend is dat dat een wereldwijd opwarmend effect heeft.
Cyclus voltooid
Dit houdt in dat het temperatuurverschil tussen de tropen en de noordpool groter is geworden.
Als reactie hierop trekken de winden aan en gaat de NAO-index weer omhoog. Zodoende belanden we weer in fase 1 en is de cyclus rond.
Kort gezegd:
Groter temperatuurverschil tussen de tropen en noordpool geeft een sterker energietransport door de lucht en een hogere NAO. Deze draagt impuls over op de oceanen die het energietransport overneemt. Dit leidt tot opwarming van de noordpool en afkoeling van de tropen zodat het temperatuurverschil afneemt. Hierdoor verzwakt de atmosferische circulatie, wat op haar beurt de oceaancirculatie verzwakt, zodat het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen weer kan worden opgebouwd totdat de energietransportbanden weer aantrekken. Over lange tijdschalen van een paar honderd tot duizenden jaren schommelt deze koppeling rond een evenwichtstoestand. Eén hele cyclus zou zo’n 70 jaar moeten duren.
Zonale dT -> NAO -> AMO -> zonale dT -> enzovoort.
In theorie zouden deze fluctuaties moeten verdwijnen maar dat kan alleen wanneer de verschillende onderdelen perfect op elkaar zijn afgestemd gedurend ten minste enkele eeuwen. In werkelijkheid zijn er voortdurend externe invloeden en interne processen die veranderen en de verhoudingen verstoren. De recente sterke mondiale opwarming is te kort om conclusies te trekken over de invloed van het antropogene broeikaseffect op deze processen. Vele onderzochte zaken met betrekking tot klimaatsverandering worden mogelijk ten onrechte aan global warming toegeschreven omdat satellietmetingen maar de helft van de totale cyclus laten zien. Over het gedrag van oceaancirculaties over de afgelopen 150 jaar is nauwelijks iets bekend. Toch zijn er aanwijzingen dat een stijgend CO2-gehalte de NAO-index blijvend op port, vooral in de winter zou dat ook via afkoeling van de stratosfeer kunnen gaan. Daarentegen berekenen klimaatmodellen de sterkste opwarming aan de polen en het geringst in de tropen. Dat laatste zou de temperatuurverschillen moeten verkleinen en de circulaties verzwakken. Het opzienbarend snelle afsmelten van het noordpoolijs zou wel eens het begin van het einde kunnen zijn van een stormachtige opwarming. Verder brengt deze theorie de THC (‘het stilvallen van de Golfstroom’) in een ander perspectief. Deze circulatie wordt voor een groot deel door de wind gedreven en niet alleen door het zoutgehalte van de Noord-Atlantische oceaan. De naam ‘thermohaliene circulatie’ is dan ook niet volledig terecht. Toch kan de toevoer van grote hoeveelheden smeltwater deze cyclus drastisch en blijvend verstoren. Ondanks een hoge NAO-index slagen de sterke westenwinden er niet in oceaanwater naar het noordoosten te blazen omdat het zoeter water daar te licht is en de oppervlakte stroming blokkeert. De Noord-Atlantische drift moet dan uitwijken richting Portugal, van waar af het water aan de oppervlakte blijft circuleren i.p.v. boven Ijsland de diepte in te duiken. Dit heeft consequenties voor de THC wereldwijd, inclusief de opwellings gebieden in de Stille Zuidzee. Daarmee is de hier beschreven koppeling gebroken en staat de duurzame stabiliteit van het klimaat op losse schroeven. In dit kader herwint de THC, in haar oorspronkelijke betekenis, het recht te worden genoemd in klimaatstudies. Gedurende de ijstijden was het temperatuurverschil tussen noordpool en tropen veel groter maar de NAO en de AMO bleken kenbaar niet in staat de kou uit Europa te verdrijven. Mogelijk dat het tijdelijk wel gebeurde maar dan spoedig leidde tot verzoeting van de oceaan geleverd door de grote hoeveelheden landijs, wat de AMO in de koude fase hield. In het recentere holoceen is er nauwelijks landijs en weinig potentiëel smeltwater wat de NAO en AMO kan ontkoppelen.
Misschien dat daarom het klimaat zo stabiel is gebleven in het holoceen?
NAO = Noord-Atlantische Oscillatie. Het gemiddelde luchtdrukverschil tussen de Azoren en IJsland wordt als index genomen (meer specifiek hoogteverschillen van de 500hPa geopotentiëel tussen Groenland en een zone vanaf Bermuda tot over Zuid-Europa). Over korte tijd (dagen) verloopt deze index nogal grillig, afhankelijk van wel of geen IJsland-depressies.
Maar ook op schaal van decennia vertoont de NAO-index schommelingen. Bij een hoge NAO waaien er sterkere westen (zuidwesten) winden over de oceaan richting Europa. Vooral ’s winters is het dan meestal zachter. Bij een lage NAO zijn de westenwinden minder prominent en heeft Nederland een wat kouder klimaat.
AMO = Atlantic Multi-decadel Oscillation. Deze index beschrijft langdurige afwijkingen van de zeewatertemperatuur van het noorden van de Atlantische Oceaan. De AMO kent warme- en koude fasen met een totale periode van 60-70 jaar. De AMO is vermoedelijk een maat voor het warmtetransport door Atlantische Oceaan naar het noordoosten. Op deze manier zou je het ook de ‘water-NAO’ kunnen noemen.
THC = ThermoHaliene Circulatie. Een wereldwijde oceaancirculatie welke gedreven wordt door dichtheidsverschillen die samenhangen met verschil in temperatuur en zoutgehalte.
Victor
De tropen ontvangen de meeste energie van de zon en warmen op terwijl de polen energie verliezen en afkoelen. Indien er geen lucht- en zeestromen waren geweest zou het temperatuurverschil tussen de tropen en de pool veel groter zijn maar juist de stroming tracht de verschillen te vereffenen. We kijken naar het noordelijke halfrond.
Fase 1:
Wanneer de tropen opwarmen maar de noordpool koud blijft nemen de drukverschillen toe en trekken de luchtcirculaties (Hadleycellen) aan. Ook wanneer de aarde in zijn geheel opwarmt, blijft het poolgebied in eerste instantie achter vanwege de grote ijsmassa’s. Dit geeft sterkere westenwinden in de gematigde zones en dus ook een hogere NAO. Vooral in de winter wordt er meer warmte vanuit de noordelijke oceanen over de continenten geblazen en in het voorjaar trekt het Russische sneeuwdek zich sneller terug. Dit verwarmt het noordelijke halfrond terwijl de Noord-Atlantische oceaan door energieverlies tijdelijk afkoelt. Een dergelijke fase hadden we begin jaren ’90.
Fase 2:
Daarnaast drijven de winden de oceaancirculaties aan maar vanwege de traagheid van de enorme watermassa duurt het vele en vele jaren voordat ook de diepere lagen in beweging zijn gebracht. Een hoge NAO-index brengt op den duur meer water in beweging in de Atlantische oceaan, waarbij er meer energietransport plaats vindt vanuit de tropen richting Noord-Europa. Uiteindelijk dringt dat lauwe water ook door tot in de Noordelijke IJszee waar het zeeijs aanvreet. In een dergelijke fase zitten we nu maar kwam ook rond 1940 voor. Dit heeft een extra verwarmend effect van vooral het noordpoolgebied. In de noordelijke zeeën koelt het water af, wordt zilter en zinkt naar de bodem, waarlangs het door Atlantische bekken naar het zuiden stroomt. Dit noemt men de thermohaliene circulatie (THC*) . Aan de oppervlakte loopt een compensatie stroomt door de volle lengte van de oceaan die ten zuiden van de evenaar koeler water aanvoert vanuit koudere streken en in het noordelijke deel warm water aanvoert vanuit de tropen. De hoofdstroom hiervan loopt langs de oostkust van de VS en steekt vervolgens noordoostwaarst de oceaan over richting de Faeröer. Zolang de zuidwestenwinden, tussen IJsland en de Azoren, goed door blijven blazen en de dichtheid van het zeewater nabij de poolzee toeneemt, houdt deze oceaancirculatie stand maar niet alleen in Atlantische oceaan.
Fase 3:
Het koude dieptewater moet ook weer ergens omhoog kunnen komen en het noordwaarts stromende, Atlantische oppervlakte water, moet bij de ingang worden aangevuld. De opwellings gebieden liggen veelal in de Stille Oceaan en de THC zuigt aan de oppervlakte water aan uit de Indische oceaan, om Zuid-Afrika heen, wat daar ook deels van onderen wordt aangevuld. De opwelling van koud water is in het oostelijke equatoriale deel van de Stille Oceaan een periodiek verschijnsel en manifesteert zich als La Nina. Maar ook op ander plaatsen kan dat water naar boven komen, bijvoorbeeld in de Golf van Alaska. Een goed draaiende THC (of NAO-circulatie) doet op den duur de Stille- en de Indische Oceaan afkoelen. Ook de bovenliggende troposfeer zal dan, vooral in de tropen, minder sterk opwarmen.
Samen met de opwarming van de noordpool neemt het zonale temperatuurverschil af. Dit resulteert in een verzwakking van de circulatiepatronen in de atmosfeer en een daling van de NAO. In een dergelijke fase zaten we in de jaren ’50. Bij zwakkere westenwinden blijft de winterkoude beter boven de continenten plakken en ook de sneeuwbedekking is vaak groter bij een negatieve NAO-index wat de temperatuur op het noordelijke halfrond naar beneden drukt. Vooral Europa krijgt een kouder klimaat.
Fase 4:
Als gevolg van de zwakkere westenwinden van de NAO verzwakt ook de oceaancirculatie en koelt de Noord-Atlantische oceaan af terwijl het water ten zuiden van evenaar warmer wordt.
Uiteindelijk bereikt minder warm water het noordpoolgebied zodat het pakijs tussen Nova Zembla en Groenland zich ’s winters steeds verder kan uitbreiden en in de zomer beter stand houdt. Het wordt kouder op de noordpool. Op termijn heeft de verzwakte THC ook wereldwijde effecten, zoals opwarming van de Stille- en Indische Oceaan door gebrek aan opwellend dieptewater. Dit zou zich kunnen openbaren in een frequenter en krachtiger optreden van El Nino, waarvan bekend is dat dat een wereldwijd opwarmend effect heeft.
Cyclus voltooid
Dit houdt in dat het temperatuurverschil tussen de tropen en de noordpool groter is geworden.
Als reactie hierop trekken de winden aan en gaat de NAO-index weer omhoog. Zodoende belanden we weer in fase 1 en is de cyclus rond.
Kort gezegd:
Groter temperatuurverschil tussen de tropen en noordpool geeft een sterker energietransport door de lucht en een hogere NAO. Deze draagt impuls over op de oceanen die het energietransport overneemt. Dit leidt tot opwarming van de noordpool en afkoeling van de tropen zodat het temperatuurverschil afneemt. Hierdoor verzwakt de atmosferische circulatie, wat op haar beurt de oceaancirculatie verzwakt, zodat het temperatuurverschil tussen de tropen en de polen weer kan worden opgebouwd totdat de energietransportbanden weer aantrekken. Over lange tijdschalen van een paar honderd tot duizenden jaren schommelt deze koppeling rond een evenwichtstoestand. Eén hele cyclus zou zo’n 70 jaar moeten duren.
Zonale dT -> NAO -> AMO -> zonale dT -> enzovoort.
In theorie zouden deze fluctuaties moeten verdwijnen maar dat kan alleen wanneer de verschillende onderdelen perfect op elkaar zijn afgestemd gedurend ten minste enkele eeuwen. In werkelijkheid zijn er voortdurend externe invloeden en interne processen die veranderen en de verhoudingen verstoren. De recente sterke mondiale opwarming is te kort om conclusies te trekken over de invloed van het antropogene broeikaseffect op deze processen. Vele onderzochte zaken met betrekking tot klimaatsverandering worden mogelijk ten onrechte aan global warming toegeschreven omdat satellietmetingen maar de helft van de totale cyclus laten zien. Over het gedrag van oceaancirculaties over de afgelopen 150 jaar is nauwelijks iets bekend. Toch zijn er aanwijzingen dat een stijgend CO2-gehalte de NAO-index blijvend op port, vooral in de winter zou dat ook via afkoeling van de stratosfeer kunnen gaan. Daarentegen berekenen klimaatmodellen de sterkste opwarming aan de polen en het geringst in de tropen. Dat laatste zou de temperatuurverschillen moeten verkleinen en de circulaties verzwakken. Het opzienbarend snelle afsmelten van het noordpoolijs zou wel eens het begin van het einde kunnen zijn van een stormachtige opwarming. Verder brengt deze theorie de THC (‘het stilvallen van de Golfstroom’) in een ander perspectief. Deze circulatie wordt voor een groot deel door de wind gedreven en niet alleen door het zoutgehalte van de Noord-Atlantische oceaan. De naam ‘thermohaliene circulatie’ is dan ook niet volledig terecht. Toch kan de toevoer van grote hoeveelheden smeltwater deze cyclus drastisch en blijvend verstoren. Ondanks een hoge NAO-index slagen de sterke westenwinden er niet in oceaanwater naar het noordoosten te blazen omdat het zoeter water daar te licht is en de oppervlakte stroming blokkeert. De Noord-Atlantische drift moet dan uitwijken richting Portugal, van waar af het water aan de oppervlakte blijft circuleren i.p.v. boven Ijsland de diepte in te duiken. Dit heeft consequenties voor de THC wereldwijd, inclusief de opwellings gebieden in de Stille Zuidzee. Daarmee is de hier beschreven koppeling gebroken en staat de duurzame stabiliteit van het klimaat op losse schroeven. In dit kader herwint de THC, in haar oorspronkelijke betekenis, het recht te worden genoemd in klimaatstudies. Gedurende de ijstijden was het temperatuurverschil tussen noordpool en tropen veel groter maar de NAO en de AMO bleken kenbaar niet in staat de kou uit Europa te verdrijven. Mogelijk dat het tijdelijk wel gebeurde maar dan spoedig leidde tot verzoeting van de oceaan geleverd door de grote hoeveelheden landijs, wat de AMO in de koude fase hield. In het recentere holoceen is er nauwelijks landijs en weinig potentiëel smeltwater wat de NAO en AMO kan ontkoppelen.
Misschien dat daarom het klimaat zo stabiel is gebleven in het holoceen?
NAO = Noord-Atlantische Oscillatie. Het gemiddelde luchtdrukverschil tussen de Azoren en IJsland wordt als index genomen (meer specifiek hoogteverschillen van de 500hPa geopotentiëel tussen Groenland en een zone vanaf Bermuda tot over Zuid-Europa). Over korte tijd (dagen) verloopt deze index nogal grillig, afhankelijk van wel of geen IJsland-depressies.
Maar ook op schaal van decennia vertoont de NAO-index schommelingen. Bij een hoge NAO waaien er sterkere westen (zuidwesten) winden over de oceaan richting Europa. Vooral ’s winters is het dan meestal zachter. Bij een lage NAO zijn de westenwinden minder prominent en heeft Nederland een wat kouder klimaat.
AMO = Atlantic Multi-decadel Oscillation. Deze index beschrijft langdurige afwijkingen van de zeewatertemperatuur van het noorden van de Atlantische Oceaan. De AMO kent warme- en koude fasen met een totale periode van 60-70 jaar. De AMO is vermoedelijk een maat voor het warmtetransport door Atlantische Oceaan naar het noordoosten. Op deze manier zou je het ook de ‘water-NAO’ kunnen noemen.
THC = ThermoHaliene Circulatie. Een wereldwijde oceaancirculatie welke gedreven wordt door dichtheidsverschillen die samenhangen met verschil in temperatuur en zoutgehalte.
Victor
Bericht laatst bijgewerkt: 03-05-2008 17:22
