ממצאים עדכניים מעידים כי שינויים באקלים גורמים להחלשה של זרם הגולף – שעשויה להשפיע בצורה דרמטית על מזג האוויר באירופה, בארצות הברית ובאפריקה

באוקיינוסים של כדור הארץ קיימים זרמים, שהגדולים שבהם משתרעים לאורך אלפי קילומטרים ויכולים להגיע לזרימה של מיליוני מטרים מעוקבים בשנייה. את הזרמים האלו מניעות תופעות פיזיקליות, כמו רוח והבדלי טמפרטורה בין מקומות שונים בכדור הארץ. זרמי הים משפיעים על האקלים באזורים שבהם הם עוברים ומסיעים עמם חומרי מזון ואף יצורים חיים. לפיכך יש להם השפעה רבה על החיים בים וביבשה. 

אחד הזרמים הידועים והחשובים ביותר הוא זרם הגולף, אשר עובר לאורך חופה המזרחי של ארצות הברית. זרם הגולף הוא למעשה חלק מרשת זרמים שמכונה AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation). זרמים אלו מניעים מים חמים ומלוחים יחסית מקו המשווה לעבר הקטבים לאורך האוקיינוס האטלנטי. חוקרים יודעים זה זמן רב כי זרם הגולף הואט מאז שנות ה-50, אך מחקר שהתפרסם בכתב העת Nature Geoscience מנסה להעריך אם בעקבות שינויי האקלים, רשת זרמי ה-AMOC נחלשה ביחס לאלף השנים האחרונות.

מסוע המים

מי הים באזור קו המשווה חמים ומלוחים יותר מן המים בקטבים. ההבדל הזה בטמפרטורה ובמליחות נובע בעיקר מן ההבדלים בעוצמת הקרינה של השמש: קרינת השמש באזור קו המשווה היא החזקה ביותר בכדור הארץ. לפיכך המים באזור קו המשווה מתחממים ואף מתאדים יותר מאשר באזורים אחרים. המלחים, כמובן, אינם מתאדים אלא נשארים בים, ולכן ריכוז המלחים במים גבוה יותר באזור קו המשווה. לעומת זאת, תוספת של מים מתוקים יחסית בקטבים, שמקורם בהפשרת קרחונים ובירידת משקעים (גשם ושלג), תורמת לירידה בטמפרטורה ובריכוז המלחים של מי הקטבים. כך נוצר הבדל גדול בטמפרטורה ובמליחות בין המים שבקו המשווה למים שבאזורי הקטבים.

טמפרטורה ומליחות הם שני גורמים מרכזיים המשפיעים על צפיפות המים. מים קרים ומלוחים הם צפופים יותר, ואילו מים חמים ומתוקים צפופים פחות. בדומה לחומרים אחרים, הצפיפות של מסת מים מסוימת ביחס לסביבתה משפיעה על מידת הציפה של מסת המים הזאת. לדוגמה, מים שהם קרים ומלוחים יותר מסביבתם ישקעו. זהו בדיוק התהליך שעוברים המים באזור הקטבים.

מים מלוחים שמגיעים מקו המשווה צפונה מאבדים בהדרגה חלק מהחום שלהם, שעובר אל חופי צפון אירופה ומזרח ארצות הברית. כאשר המים הללו מגיעים לקטבים, הם כבר קרים יותר. מכיוון שהם מלוחים (כי הגיעו מקו המשווה) וקרים (כי איבדו חום בדרך), הם צפופים יותר מהמים שסביבם, ולכן הם שוקעים. כאשר מים אלו מגיעים לעומק האוקיינוס, הם מתחילים לנוע בחזרה לקו המשווה בזרמים עמוקים, קרוב לקרקעית האוקיינוס. כך הם ממלאים את מקומם של המים שנעו מקו המשווה צפונה. שקיעת המים בקטבים מניעה את ה-AMOC, שהוא למעשה מסוע עצום שמעביר אנרגיית חום מקו המשווה אל הקטבים. 

מסלול זרם הגולף וה-warming hole באוקיינוס האטלנטי. קרדיט:  MIKKEL JUUL JENSEN / SCIENCE PHOTO LIBRARY
מסלול זרם הגולף וה-warming hole באוקיינוס האטלנטי. קרדיט:  MIKKEL JUUL JENSEN / SCIENCE PHOTO LIBRARY

זרם חילופין

העלייה בטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ בגלל פליטות גזי החממה מביאה להמסה מוגברת של קרחונים, בין היתר באזור גרינלנד. אחד החששות של המדענים הוא שזרימת מים מתוקים מהקרחונים תמהל את המים שמגיעים מזרם הגולף, תפחית את הצפיפות שלהם ותאט את הקצב שבו הם שוקעים למעמקי הים. כפועל יוצא מכך, זרימת ה-AMOC כולו תואט.

ישנן עדויות לכך שבעשרת אלפי השנים האחרונות הזרימה ב-AMOC נחלשה והתחזקה לסירוגין, לעיתים במהירות רבה, ומודלים מתמטיים הראו שהמערכת הזאת עשויה לפעול כאילו יש לה מתג – כלומר "להידלק" בבת אחת ו"לכבות" במהירות. לפיכך ישנו חשש, כי המסת הקרחונים עלולה להעביר את ה-AMOC ממצב "דלוק" למצב "כבוי". "כיבוי" הזרם עלול להשפיע על הטמפרטורה ועל משטר הגשמים בכמה מקומות בעולם, ולגרום למשל לירידה בכמות המשקעים באזור הסאהל (האזור שמדרום לסהרה) או להתגברות הסופות בדרום-מזרח ארצות הברית (עקב התחממות האוקיינוס באזור). זוהי דוגמה בולטת לתופעה המכונה "tipping point" – כלומר סף שלאחר שנחצה, המערכת עוברת למצב חדש שקשה לחזור ממנו למצב הקודם. במקרה זה, המערכת שמדובר בה היא האקלים בכל כדור הארץ.

זרם הגולף בצילום מהחלל קרדיט: NASA Science photo library
זרם הגולף בצילום מהחלל קרדיט: NASA Science photo library

כדי להבין אם ה-AMOC נחלש ביחס לעבר, החוקרים אספו נתונים על התקופה שבין שנת 400 לספירה לימינו-אנו. מכיוון שאי-אפשר כמובן למדוד באופן ישיר את עוצמת ה-AMOC לפני אלף שנה, השתמשו החוקרים בעדויות עקיפות (proxies) המלמדות על עוצמת הזרימה, כגון גודל החלקיקים במשקעים בקרקעית האוקיינוס וממצאים שאפשר ללמוד מהם על דפוסי הטמפרטורה באוקיינוס האטלנטי. מהעדויות עלה כי עוצמת זרמי ה-AMOC כיום היא הנמוכה ביותר באלף השנים האחרונות. 

ממצאי המחקר מעידים כי במאה השנים האחרונות הייתה ירידה גדולה בעוצמת ה-AMOC, אבל עדיין ישנה אי-ודאות רבה לגבי המגמות ארוכות הטווח של ה-AMOC. מרבית המידע שנאסף מבוסס על ראיות עקיפות, ורק משנת 2004 החלה מדידה ישירה של חוזק ה-AMOC באמצעות רשת של מכשירי מדידה הממוקמים בנקודות מפתח לאורך האוקיינוס האטלנטי.

מדידות אלו לא בוצעו לאורך מספיק זמן כדי להעיד על מגמת שינוי, אבל בזכותן התגלה שהשונות הטבעית בעוצמת ה-AMOC בין השנים גדולה בהרבה מכפי שהעריכו קודם לכן. המשך המעקב אחר השינויים בעוצמת זרמי ה-AMOC, בעזרת מערכות המדידה הקיימות כיום, יסייע לנו ללמוד יותר על רשת הזרמים הזאת ועל ההשפעות של האדם עליה.