AMOC: de oceaanstroom die het klimaat van Europa bepaalt
AMOC staat voor Atlantic Meridional Overturning Circulation, in het Nederlands de Atlantische meridionale omwentelingscirculatie. Het is een enorm systeem van zeestromingen dat warm water vanuit de tropen naar het noorden transporteert en koud, zwaar water weer terugstuurt naar het zuiden, diep onder het oceaanoppervlak. De Golfstroom, die veel mensen wel kennen, is een onderdeel van dit grotere systeem.
Een goede vergelijking is die van een lopende band die warmte rondpompt. Warm water uit de Caraïben stroomt via de Golfstroom naar Noordwest-Europa, geeft daar warmte af aan de lucht, koelt af, wordt daardoor zwaarder en zinkt bij Groenland en IJsland naar de diepzee. Vandaar stroomt het weer zuidwaarts, tot diep in de Zuidelijke Oceaan, om uiteindelijk weer op te warmen en de cyclus opnieuw te beginnen. Dankzij deze band is West-Europa aanzienlijk warmer dan andere gebieden op dezelfde breedtegraad, zoals delen van Canada.
Wat is het precies?
De aandrijving van de AMOC berust op dichtheidsverschillen in zeewater. Dichtheid hangt af van temperatuur en zoutgehalte: koud en zout water is zwaarder dan warm en zoet water. Terwijl het warme oppervlaktewater richting het noorden reist, verdampt er water (waardoor het zouter wordt) en verliest het warmte aan de koude lucht boven de Noord-Atlantische Oceaan.
Bij Groenland en IJsland is het water uiteindelijk koud en zout genoeg om te zinken, een proces dat diepwatervorming heet. Dit zinkende water duwt als het ware de circulatie voort, vergelijkbaar met hoe een zuiger een pomp aandrijft. Vandaar de term 'overturning': het water keert om en stroomt in de diepte weer terug naar het zuiden.
Deze pomp is kwetsbaar voor verstoring. Zoet water heeft een lagere dichtheid dan zout water, dus als er te veel zoet water in de Noord-Atlantische Oceaan terechtkomt, bijvoorbeeld door het smelten van de Groenlandse ijskap of door toegenomen neerslag, kan het water niet meer genoeg zinken. Dat kan de hele circulatie vertragen of in het ergste geval laten instorten.
Wat wil men ermee bereiken?
Bij AMOC gaat het niet om een technologie die mensen bouwen, maar om een natuurlijk systeem dat wetenschappers proberen te begrijpen, meten en voorspellen. Het doel van onderzoek is drieledig: vaststellen hoe de circulatie nu functioneert, bepalen of en hoe snel ze verzwakt door klimaatverandering, en inschatten wat de gevolgen zijn als ze significant vertraagt of stopt.
Dit is belangrijk omdat de AMOC geldt als een van de zogeheten kantelpunten (tipping points) in het klimaatsysteem: een onderdeel dat, eenmaal voorbij een bepaalde drempel, relatief snel en moeilijk omkeerbaar naar een andere toestand kan omslaan. Een verzwakte of gestopte AMOC zou volgens klimaatmodellen leiden tot fors lagere temperaturen in Noordwest-Europa, verschuivingen in moessonpatronen in de tropen, een versnelde zeespiegelstijging langs de Amerikaanse oostkust en verstoringen van visbestanden en ecosystemen in de Atlantische Oceaan.
Onderzoekers willen daarom vroegtijdige waarschuwingssignalen identificeren, zodat beleidsmakers rekening kunnen houden met dit risico bij klimaatscenario's en aanpassingsstrategieën.
Voorbeelden uit de praktijk
RAPID-MOCHA-WBTS is sinds 2004 een meetnetwerk van sensoren op de zeebodem tussen de Bahama's en Marokko, opgezet door Britse en Amerikase instituten. Het levert de langste continue directe metingen van de sterkte van de AMOC en vormt de basis voor het meeste actuele onderzoek.
In 2018 publiceerden onderzoekers van onder meer het University College London en de Universiteit Utrecht in Nature bewijs dat de AMOC sinds het midden van de twintigste eeuw al met ongeveer 15 procent is verzwakt, gebaseerd op indirecte indicatoren zoals oceaantemperatuurpatronen.
Een veelbesproken studie van Peter Ditlevsen en Susanne Ditlevsen (Universiteit van Kopenhagen), gepubliceerd in 2023 in Nature Communications, gebruikte statistische signalen in temperatuurdata om te becijferen dat een omslagpunt mogelijk al tussen 2025 en 2095 bereikt zou kunnen worden. Deze uitkomst is in de vakgemeenschap sterk bediscussieerd vanwege de gebruikte methode en aannames.
Het Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Duitsland, met onderzoekers als Stefan Rahmstorf, publiceert al sinds de jaren 2010 regelmatig over verzwakking van de AMOC en over zogeheten 'early warning signals', zoals toenemende variabiliteit in oceaandata, als teken van een naderend kantelpunt.
Het IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) nam de AMOC op in zijn zesde beoordelingsrapport (2021) en concludeerde dat een abrupte instorting deze eeuw onwaarschijnlijk is, maar niet kan worden uitgesloten, en dat een geleidelijke verzwakking zeer waarschijnlijk is bij verdere opwarming.
Hoe ver is de techniek?
Omdat het om natuurwetenschappelijk onderzoek gaat en niet om een te ontwikkelen apparaat, is 'hoe ver is de techniek' hier vooral een vraag naar hoe goed we de AMOC kunnen meten en voorspellen. Directe, betrouwbare metingen bestaan pas sinds ongeveer 2004, wat een relatief kort tijdvenster is om trends met zekerheid vast te stellen ten opzichte van natuurlijke schommelingen van jaar tot jaar.
Klimaatmodellen zijn het onderling niet volledig eens over hoeveel de AMOC deze eeuw zal verzwakken, laat staan wanneer of of een omslagpunt wordt bereikt. De meeste modellen in het IPCC-rapport voorspellen een verzwakking van 20 tot 50 procent tegen 2100 bij aanhoudende hoge uitstoot, zonder volledige instorting, maar de modellen missen mogelijk bepaalde fysieke processen, zoals het smelten van de Groenlandse ijskap, waardoor de werkelijke ontwikkeling anders kan uitpakken.
Het belangrijkste obstakel is dus onzekerheid: over de precieze sterkte van het systeem nu, over de gevoeligheid voor zoetwatertoevoer, en over hoe dicht we bij een kantelpunt zitten. Wetenschappers werken aan langere meetreeksen, verbeterde satellietwaarnemingen van oceaantemperatuur en -zoutgehalte, en verfijndere modellen die ijssmelt beter meenemen. Een doorbraak in absolute zekerheid wordt op korte termijn niet verwacht; het blijft een kwestie van risico-inschatting op basis van geleidelijk verbeterende data.
Wie werken eraan?
Het RAPID-programma wordt getrokken door het National Oceanography Centre in het Verenigd Koninkrijk, in samenwerking met Amerikaanse partners zoals NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) en de Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science in Florida (het MOCHA-onderdeel), en het Woods Hole Oceanographic Institution.
In Europa doen onder meer de Universiteit Utrecht, het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) en het Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Duitsland actief onderzoek naar de AMOC. Ook de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken heeft met de studie van Ditlevsen internationale aandacht getrokken.
Op mondiaal niveau brengt het IPCC de wetenschappelijke consensus samen in zijn beoordelingsrapporten, waarbij honderden klimaatwetenschappers uit tientallen landen bijdragen. Ook nationale meteorologische en oceanografische instituten, zoals NOAA in de Verenigde Staten en het Met Office in het Verenigd Koninkrijk, monitoren de circulatie als onderdeel van hun klimaatobservatieprogramma's.