Lambat-Gerak Samudra: Sirkulasi Atlantik Terlemah dalam 1.600 Tahun


Getty Images Dalam beberapa tahun terakhir, sensor yang ditempatkan di Atlantik Utara telah menangkap sinyal yang berpotensi memprihatinkan: Kemajuan besar air ke utara di sepanjang Amerika Utara yang memindahkan panas dari daerah tropis ke Kutub Utara telah lamban. Jika kelesuan itu berlanjut dan semakin dalam, itu bisa membawa perubahan drastis pada permukaan laut dan cuaca di sekitar cekungan laut

Getty Images

Dalam beberapa tahun terakhir, sensor yang ditempatkan di Atlantik Utara telah menangkap sinyal yang berpotensi memprihatinkan: Kemajuan besar air ke utara di sepanjang Amerika Utara yang memindahkan panas dari daerah tropis ke Kutub Utara telah lamban. Jika kelesuan itu berlanjut dan semakin dalam, itu bisa membawa perubahan drastis pada permukaan laut dan cuaca di sekitar cekungan laut.

Aliran ke utara itu adalah bagian penting dari sirkulasi air, panas, dan nutrisi yang lebih besar di sekitar lautan dunia. Para ilmuwan iklim telah prihatin sejak 1980-an bahwa kenaikan suhu global dapat menyebabkan kunci pas dalam sistem seperti conveyor belt, dengan kemungkinan konsekuensi iklim yang jelas. Permukaan laut bisa naik ke atas di sepanjang pantai timur AS, perikanan utama bisa hancur oleh lonjakan suhu air dan pola cuaca di Eropa bisa diubah.

Kekhawatiran seperti itu telah diatasi selama dekade terakhir karena model iklim menyarankan cabang sistem sirkulasi lautan ini tidak akan melihat perlambatan yang cepat, yang akan memperlambat segala konsekuensi. Tetapi dua studi baru, yang diterbitkan Rabu di jurnal Nature, menunjukkan pelemahan yang baru-baru ini terlihat oleh sensor laut bukan hanya blip jangka pendek, seperti yang dipikirkan beberapa orang. Sebaliknya, itu adalah bagian dari penurunan jangka panjang yang telah menempatkan sirkulasi pada kondisi terlemahnya selama berabad-abad. Hasilnya menyiratkan bahwa model-model iklim kehilangan bagian-bagian penting dari teka-teki, dan bahwa efek buruk dapat terjadi pada mereka.

Potongan mana yang mungkin hilang, bagaimanapun, dapat menentukan seberapa mengkhawatirkan tren ini. Jika model tidak cukup sensitif terhadap perubahan yang terjadi di Atlantik Utara, "semacam itu menempatkan bendera peringatan sedikit lebih tinggi, " kata Thomas Delworth, seorang pemodel laut dan iklim di National Oceanic and Atmospheric Administration yang tidak terlibat dalam penelitian.

Sirkulasi menjungkirbalikkan meridian Atlantik (AMOC) dan pilin subpolar, di mana air laut mendingin ketika AMOC melemah. Kredit : Alam

Menjalankan AMOC

Perairan yang hangat dan asin di Atlantik tropis berlayar ke utara di sepanjang AS timur sebelum melaju ke Eropa barat laut (memberi Kepulauan Inggris iklim yang jauh lebih sejuk daripada Newfoundland pada garis lintang yang sama). Ketika segmen aliran laut itu, yang dikenal sebagai Arus Teluk, mendorong ke utara, ia mendingin dan menjadi lebih padat dan akhirnya tenggelam, membentuk apa yang disebut laut dalam yang mengalir kembali ke selatan di sepanjang dasar laut menuju Antartika.

Siklus ini, yang disebut Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), memainkan peran kunci dalam menggerakkan panas di sekitar planet ini serta nutrisi di seluruh lautan. Ini juga membantu menarik karbon dioksida dari atmosfer ke laut. Di Samudera Pasifik, panas khatulistiwa diangkut ke utara dan selatan menuju kedua kutub. Tetapi di Atlantik ”panasnya bergerak ke utara di seluruh Samudra Atlantik, ” kata David Thornalley, seorang ahli paleo-kelautan di University College London dan salah satu penulis studi baru. Ketidakseimbangan panas yang dihasilkan antara belahan bumi Utara dan Selatan menentukan beberapa fitur iklim besar, seperti garis lintang di mana sabuk hujan tropis utama berada, yang berdampak pada persediaan air, curah hujan untuk pertanian dan kesehatan ekosistem tropis.

Ketika suhu global naik dengan tingkat gas yang memerangkap panas di atmosfer, AMOC dapat terganggu oleh masuknya air tawar dari meningkatnya curah hujan di Atlantik Utara dan mencairnya es laut dan gletser di darat. Air tawar yang ditambahkan menurunkan kepadatan air di zona di mana bentuk deepwater, mendukung dan melemahkan keseluruhan aliran AMOC seperti bak yang tersumbat. Perlambatan itu berarti lebih sedikit panas yang diangkut ke utara, yang mengarah ke suhu lautan yang lebih dingin di wilayah di bawah Greenland, dan suhu yang lebih hangat di lepas pantai timur AS. Pemanasan itu mengarah ke permukaan laut yang lebih tinggi di sepanjang pantai dan meningkatkan suhu laut di mana spesies pencinta dingin yang bernilai ekonomis seperti ikan kod dan lobster hidup.

Ada beberapa indikasi titik dingin di bawah Greenland dapat mengubah pola atmosfer dengan cara menyalurkan udara hangat ke Eropa, meningkatkan kemungkinan gelombang panas musim panas yang berkelanjutan, kata Levke Caesar, seorang mahasiswa PhD di Institut Potsdam untuk Penelitian Dampak Iklim (PIK) dan rekan penulis studi baru lainnya. Perubahan suhu lautan dari pelambatan AMOC juga berpotensi membantu mengunci dalam kondisi musim dingin yang lebih dingin di AS bagian timur, kata Stefan Rahmstorf, rekan penulis penelitian yang sama dari PIK, meskipun ada bukti yang tidak jelas.

Sampai sedikit lebih dari 10 tahun yang lalu, para ilmuwan tidak memiliki pengukuran langsung dari AMOC untuk melihat bagaimana sebenarnya menanggapi perubahan iklim. Penempatan rangkaian instrumen RAPID (kependekan dari program Rapid Climate Change yang disponsori Inggris dan AS) di seluruh Cekungan Atlantik telah memungkinkan data tersebut perlahan-lahan mengalir masuk, dan “mereka telah mengungkap bahwa itu sedang mengalami pelemahan, ” kata Thornalley . Tetapi jendela data yang singkat tidak menawarkan perspektif jangka panjang. Ketika data pertama itu masuk, para ilmuwan mengira pelemahan bisa menjadi perubahan sementara yang dihasilkan dari naik turunnya iklim secara alami, tetapi sadar bahwa itu bisa menjadi bagian dari penurunan yang jauh lebih lama.

Petunjuk dari Masa Lalu

Untuk membantu menyelesaikan ketidakpastian, tim yang terlibat dengan studi baru beralih ke apa yang disebut penanda paleoklimat, yang menangkap perubahan masa lalu dalam iklim Bumi untuk melihat bagaimana perubahan terbaru ini cocok. Thornalley dan rekan-rekannya menggunakan inti sedimen yang dikumpulkan dari dasar laut bersama pantai timur AS untuk mengungkapkan bagaimana arus laut dalam yang terkait dengan AMOC telah berubah dari waktu ke waktu; arus yang lebih kuat menyimpan butiran sedimen yang lebih besar. Mereka juga melihat makhluk-makhluk kecil yang memfosil dalam inti sedimen — beberapa di antaranya tumbuh subur dalam kondisi yang lebih dingin, yang lain pada yang lebih hangat — untuk melihat bagaimana suhu laut berubah ketika AMOC bertambah dan menyusut dengan kekuatan. Penelitian Caesar dan Rahmstorf menggunakan pengukuran langsung suhu laut yang akan kembali ke akhir abad ke-19.

Kedua penelitian ini sampai pada kesimpulan yang hampir sama: AMOC berada dalam kondisi yang sangat lemah — yang paling anemia selama 1.600 tahun terakhir, menurut hasil Thornalley.

Studi berbeda pada waktu kapan pelemahan itu dimulai. Catatan Thornalley, yang mencakup 1.600 tahun itu, menunjukkan bahwa itu dimulai pada akhir zaman es kecil, suatu periode dari sekitar tahun 1350 hingga 1850, ketika pengaruh matahari dan vulkanik menekan suhu di belahan bumi utara dan gletser serta lapisan es meluas. Ketika zaman es kecil berakhir dan suhu menghangat, es mencair dan air tawar membanjiri Atlantik Utara. Hasilnya menunjukkan bahwa keadaan saat ini dari AMOC adalah yang terlemah selama seluruh catatan panjang. Apakah keadaan saat ini hanyalah kelanjutan dari reaksi itu atau apakah pemanasan global juga mulai masuk tidak jelas, katanya. Caesar, sementara itu, menempatkan titik balik ke arah AMOC yang lebih lemah pada pertengahan abad ke-20, menunjukkan bahwa hal itu disebabkan oleh pengaruh pemanasan yang disebabkan oleh manusia. Namun, rekor timnya tidak terlalu jauh.

Kedua hasil tersebut tidak saling eksklusif. Kedua catatan menunjukkan pola penurunan yang hampir sama. "Kami pikir itu sangat luar biasa bahwa semua bukti sedang berkumpul, " kata Thornalley. Tetapi menentukan dengan tepat waktu tren pelemahan akan memberikan petunjuk yang lebih baik mengenai apa yang mendorongnya serta seberapa cepat itu terjadi dan seberapa cepat kita mungkin berharap untuk melihat beberapa dampak iklim yang dihasilkan.

Sudah, kata Thornalley, jelas Teluk Maine memiliki suhu terhangat dalam 1.600 tahun terakhir. Ada juga "pandangan menggoda" tentang kenaikan permukaan laut yang lebih cepat di AS, katanya.

Para peneliti ingin tahu mengapa model iklim tampaknya kehilangan sesuatu dalam proses AMOC. Mereka tidak menangkap perilaku masa lalu dan pelemahan signifikan ini. Jika hasil studi ini sesuai, Delworth mengatakan, ada kemungkinan model tidak cukup sensitif terhadap perubahan dalam air tawar laut yang terjadi atau mereka tidak memperhitungkan semua perubahan penting yang berdampak pada sirkulasi. Sebuah studi tahun 2017 yang melihat apa yang akan terjadi jika model iklim berperan dalam pencairan itu melihat hal itu menyebabkan respons yang lebih tajam dari AMOC daripada yang telah dinyatakan sebelumnya.

Alasan yang lebih besar untuk dikhawatirkan adalah jika model salah menangkap sensitivitas sistem, Delworth mengatakan, karena itu berarti para ilmuwan telah meremehkan seberapa cepat AMOC mungkin merespons. "Itu benar-benar tergantung pada mengapa model tidak cocok dengan hasil paleo, " katanya.

Sementara pemodel bekerja untuk mencari tahu, Thornalley dan yang lain sedang mencoba untuk memperluas catatan paleoclimate untuk melihat apakah pola yang mereka temukan muncul di situs lain di seluruh Atlantik dan jika mereka dapat memperpanjangnya lebih jauh ke masa lalu. Mereka juga mencari tanda-tanda seberapa banyak air tawar mungkin telah memicu melemahnya pada akhir zaman es kecil.

Ke depan, instrumen RAPID secara perlahan akan membantu mengurangi perilaku AMOC. "Hanya saja kita harus menunggu beberapa tahun, " kata Caesar, pada saat beberapa dampak mungkin sudah terjadi.