Nya upptäckter om Golfströmmens förlängning förbättrar förståelsen för nordiskt klimat

Forskare har identifierat nyckelområden som kontrollerar Golfströmmens styrka. Hur enorma vattenmassor rör sig har stor påverkan på det nordiska klimatet. Detta resulterar i milda vintrar till skillnad från andra platser på samma breddgrader, som Kanada.


Video från NASA. Forskare har sedan årtionden känt till det globala havscirkulationsmönstret som består av stora havsströmmar som sträcker sig över världshaven. En vattendroppes förflyttning via havsströmmar, runt alla världshaven och tillbaka samma punkt, tar omkring 1 000 år. I den här videon ser man en översikt och inte alla detaljer, som vattenmassorna som vänder i de nordiska haven som diskuteras i det här bladet.

Detta digitala blad baseras på forskning av Chafik, L. & Rossby, T. (2019) där nya upptäckter om Golfströmmen rapporteras. Deras nya forskning ersätter den gamla bilden att Labradorhavet, väst om Grönland, är en nyckelpunkt som håller igång Golfströmmen. Upptäckten visar att det är istället haven mellan Grönland och Skottland samt de nordiska haven som är nyckelområden för Golfströmmens styrka.

Detta har stor påverkan på forskares förståelse av hur klimatförändringar påverkar och kan i framtiden komma att påverka klimatet globalt – inte minst i Norden, där Golfströmmen och dess förlängning har stor påverkan på vårt lokala klimat.

Hur uppstår havsströmmar?


Havscirkulationen drivs till största del av två viktiga komponenter: Vindar och densitetsskillnader.

Den vinddrivna cirkulationen innebär att atmosfärscirkulationen, alltså vindar, driver havsströmmarna. Globalt sett så driver vindarna det övre lagret av haven, ner till 50–100 meters djup.


Den cirkulation som uppstår på grund av skillnader i vattnets temperatur och salthalt, alltså densitet, kallas för den termohalina cirkulationen. Vad den termohalina cirkulationen innebär ligger gömt i grekiskan: Termo betyder värme eller temperatur och halin betyder salthaltig.

På grund av att solens strålar till större del träffar låga än höga latituder (närmre ekvatorn istället för närmre polerna) så försöker havsströmmarna att utjämna den energin. Det gör de genom att transporterna stora mängder varmt och salthaltigt vatten norrut (exempelvis via Golfströmmen) men också kallt och färskt vatten söderut (exempelvis från Arktis).

Densitet (eller täthet): Ett mått på hur stor massa en viss volym av ett ämne har, det vill säga hur tungt ämnet är. Vattnets densitet beror på en kombination av temperatur och salthalt.

Termohalin cirkulation: Strömmarna som drivs på av densitetsskillnader och skapar en djupgående cirkulation över världshaven.



Som nämndes ovan så finns det två faktorer som avgör vattnets täthet, eller densitet, och därmed hur tungt vattnet är. Ju mer salt vattnet innehåller, alltså ju högre salthalt vattnet har, desto tyngre blir vattnet. Ju kallare vattnet är, desto tyngre blir vattnet. När den salthaltiga Golfströmmen färdas norrut kyls den då värme avges till atmosfären. Det tunga vattnet som sjunker i norra Atlanten är som en pump som håller igång havscirkulationen.

Salthalten i världshaven, där rött är mer salt och lila är minst salt.

Atlanten, som sträcker sig från Antarktis till Arktis, varierar mycket i temperatur. Dessutom har Atlanten högre salthalt i jämförelse med andra hav – bilden visar att Stilla Havet är färskare (mindre salthaltig) än nordatlanten. Den geografiska fördelningen av salthalt är en anledning till att Atlantens strömmar är särskilt viktiga; de transporterar kontinuerligt värme mot våra breddgrader.



Varma strömmar från ekvatorn färdas norrut av vindens krafter och vattnet släpper ifrån sin värme till luften och kyls av ju längre norrut det kommer.

Varma strömmar från ekvatorn färdas norrut av vindens krafter och vattnet släpper ifrån sin värme till luften och kyls av ju längre norrut det kommer.

När vattnet färdas norrut blir det kallare och därmed tyngre.

Till sist är strömmen så tung att vattnet sjunker. Nytt varmt vatten flödar in och tar det gamla vattnets plats. Det äldre, tunga vattnet flödar söderut längs Atlantens undre skikt.

Till sist är strömmen så tung att vattnet sjunker. Nytt varmt vatten flödar in och tar det gamla vattnets plats. Det äldre, tunga vattnet flödar söderut längs Atlantens undre skikt.

På globen syns dessa strömmar ovanifrån.

De kalla undervattensströmmarna färdas söderut längs hela Atlanten och sedan vidare i världshaven.

Andra komplexa faktorer har också en verkan i systemet. Att varma ytströmmar svänger österut och kalla djupströmmar västerut beror på jordens rotation, men även havsbottens utseende formar strömmarnas mönster. I stora drag kan man däremot säga att Atlantens strömmar drivs av vindar och den termohalina cirkulationen.

Vad spelar golfströmmen för roll i norra Europa?

I svensk media har Golfströmmen varit aktuell sedan rapporter om dess känslighet framkom för 15 år sen, vilket är av relevans för oss på grund av dess påverkan på vårt klimat. Golfströmmen och dess förlängning transporterar stora mängder tropisk värme till nordliga delar av Atlanten. Under vintern avges värmen till luften ovan havet vilket resulterar i milda vintrar även på väldigt nordliga breddgrader.

I figuren nedan illustreras först lufttemperaturens medelvärde för varje latitud, därefter hur mycket temperaturen avviker baserat på latitud. I b) hur mycket varmare norra Europa är tack vare Golfströmmen som anger relativ temperatur, alltså skillnaden. Redan i a) är det däremot tydligt att Golfströmmen har en effekt om man jämför temperaturerna i väst med temperatur i öst, dit de varma strömmarna färdas. Churchill, en stad i Kanada som ligger på samma breddgrad som Stockholm, är i årsmedel hela 17 °C kallare än Stockholm (markerade med cirklar i figuren).

Figuren illustrerar lufttemperatur. (Yamamoto et al, 2015) Den övre bilden visar medeltemperaturen för januari månad (1981-2009). Den undre bilden illustrerar hur stor avvikelsen i temperatur för varje plats i förhållande till medeltemperaturen vid breddgraden.

Havsströmmar har denna viktiga roll för att vatten har högre värmekapacitet än luft. Det innebär att vatten kräver mer energi för att värmas upp, men också att värmen behålls längre. Man kan tänka på det som att vatten är ett trögare system än luft. Vindarna svalnar fortare än strömmarna, och därför bär strömmarna med sig värmen längre.

Värmekapacitet: Värmemängden som måste tillföras ett system för att dess temperatur skall öka med en grad.

Tack vare den stora havsströmmen transporteras 0.9 PetaWatt norrut mot Europa. Det är alltså med den effekten som strömmen släpper sin värme till atmosfären. En Petawatt är 10^15 watt, vilket är en enorm mängd energi. Alla kärnreaktorer på Forsmark har tillsammans effekt strax över 3 GigaWatt (3 x 10^9). 1 PW översätts till en miljon kärnreaktorer – mer än antalet kärnreaktorer på hela jorden!

Klimatförändringens försvagande effekt på golfströmmen


Klimatförändringen och Golfströmmens gemensamma nämnare är isarna. I nordliga Atlanten smälter enorma isar på Grönland och Arktis till följd av global uppvärmning. Hur kan det komma att påverka Golfströmmens styrka?

När is smälter rinner färskvatten ut i havet. Färskvattnets inblandning späder ut havsvattnet och därmed sjunker salthalten. Som tidigare beskrivet var en hög salthalt något som höjde densiteten och vattnet blev därmed tyngre och kunde sjunka och driva på cirkulationen. Klimatförändringens påverkan på isarna resulterar alltså istället i mer färskvatten, vilket ger en lägre salthalt i nordatlanten och vattnets densitet och tyngd minskar. Detta behöver inte nödvändigtvis sakta ner cirkulationen, det beror helt på var det här färska vattnet hamnar, vilket ännu är oklart. Om det hamnar i de områdena som forskarna kartlägger är viktiga för Golfströmmen så kan detta sakta ner cirkulationen och mindre värme når våra breddgrader.

IPCC (International Panel on Climate Change) är FNs klimatpanel som regelbundet skapar sammanställningar av forskningen om klimatförändringar. De uttrycker att ett totalstopp av Golfströmmen är osannolikt, men en försvagning är trolig det kommande århundradet till följd av klimatförändringen. En försvagning av Golfströmmen skulle troligen leda till kallare vintrar i Sverige då den enorma energin Golfströmmen medför idag inte längre skulle vara lika stor.

Över mycket långa tidsskalor (flera tusentals år) kan stora havsströmmar stanna av eller ändra riktning. Vill du veta mer om när detta tros ha hänt? Här kan du se en amerikansk video om en massiv flods påverkan på havsströmmar och det globala klimatet.

För att kunna förstå hur strömmarna påverkar oss och vårt klimat behöver man kontinuerligt veta hur strömmarna rör sig, i vilken hastighet och viktigast av allt hur mycket värme de transporterar. För att avgöra hur strömmarna rör sig behöver man kontinuerliga mätningar över en längre period, något som inte finns än. Av den anledningen kan nyheter om Golfströmmen verka motstridiga – de korta mätserierna man har hittills ger inte så mycket information om vad som kan hända under en längre period. Därför är den här forskningen, som gett nya resultat om var Golfströmmens förlängning sjunker och vänder, av stor vikt.


Vill du veta mer?

Här får du en snabbgenomgång i havsströmmar:

Slutsatser:
  • Under en längre tidsskala, flera tusen år, kan havsströmmar stanna helt. Idag finns inte denna oro, istället förutspår klimatmodeller en försvagning av Golfströmmen under kommande årtionden vilket kan leda till att svenska vintrar blir kallare. För att bedöma hur sannolikt det är behövs längre mätserier.

  • Världsoceanerna hänger ihop via stora strömmar som i sin tur påverkar klimatet. Nordatlanten är en viktig punkt då den starka vändningen av varmt tropiskt vatten som kyls och sjunker (termohalinska cirkulationen) är som en pump som håller igång havscirkulationen.

  • Forskning som studerar hur och varför strömmar rör sig är nödvändig för att kunna göra en bedömning av klimatförändringens påverkan på jorden såväl som för att förstå hur vi blir påverkade.

  • Med global uppvärmning ökar smältningen av jordens glaciärer och havsis, vilket leder till mer färskvatten. Beroende på var det lätta färskvattnet hamnar så kan det påverka havscirkulationen – framförallt om det hamnar vid nordatlantens nyckelområden där vattnet vänder.

  • Ny forskning visar att förlängningen av Golfströmmens vändpunkt till större del är öst om Grönland och de nordiska haven än väst om Grönland som man tidigare trott.

Léon Chafik är forskare vid Stockholms universitet och forskar om AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation), alltså delen av golfströmmens förlängning som vänder och sjunker (inom disciplinen oceanografi). Artikeln som bladet är baserat på, Volume, Heat, and Freshwater Divergences in the Subpolar North Atlantic Suggest the Nordic Seas as Key to the State of the Meridional Overturning Circulation, utgick bland annat från mätningar som gjordes med hjälp av satelliter och fartyg i reguljärtrafik mellan Storbritannien och Grönland samt Danmark och Island.

Forskningsbladet sammanställdes av Eva Gylfe, forskningskommunikatör. Vetenskapens Hus och Bolincentret för klimatforskning är samarbetspartners och kommunikationsprojektet finansieras av Hasselbladsstiftelsen. Informationen bygger på Léon Chafiks forskningsartikel men har också utgått från följande källor:

  • Nationalencyklopedin, värmekapacitet. (hämtad 2020-03-06)
  • Nationalencyklopedin, densitet. (hämtad 2020-03-07)
  • Nationalencyklopedin, Golfströmmen. (hämtad 2020-03-05)
  • Yamamoto, A., Palter, J.B., Lozier, M.S. et al. Ocean versus atmosphere control on western European wintertime temperature variability. Clim Dyn 45, 3593–3607 (2015).