Invloed Golfstroom op ons klimaat kleiner?

Het is een van de eerste dingen die we – als kinderen al – tijdens de aardrijkskundeles leren. Omdat we aan zee liggen, wordt Nederland gekenmerkt door een gematigd klimaat met relatief koele zomers en zachte winters. Dat West-Europa, ondanks haar relatief noordelijke ligging, zo’n gematigd klimaat heeft, is te danken aan de Warme Golfstroom die warm water, helemaal afkomstig uit het Caribische Zeegebied, onze kant op brengt. Het is een vanzelfsprekendheid waar door vrijwel niemand vraagtekens bij wordt gezet.


_{De belangrijkste golfstromen die aan het zeeoppervlak op aarde terug te vinden zijn. De diepzeestromingen, vaak exact de andere kant op, die het evenwicht in stand houden, staan niet op deze kaart ingetekend.}

Een veel gehoord verhaal de laatste jaren, in samenhang met de klimaatverandering die onze streken al langere tijd in de greep heeft, is dat deze gigantische transportband van warm water op termijn tot stilstand kan komen, als er in het Poolgebied te veel zoetwater in zee terecht zou komen, door het eventueel versneld afsmelten van de ijskap op Groenland. Gevolg hiervan zou zijn dat de temperaturen op het Noordelijk Halfrond binnen relatief korte tijd spectaculair zouden dalen, met uiteindelijk mogelijk een nieuwe ijstijd als gevolg.


_{De Golfstroom op de Atlantische Oceaan transporteert warm water, afkomstig uit de Golf van Mexico, naar het noorden. Een deel daarvan komt ook in het Noordzeegebied terecht.}

Het is een verhaal dat de zeggingskracht heeft van een profetie. Vele spannende reportages in de media, een heuse film en andere scenario’s die de afgelopen jaren het licht hebben gezien, zijn erop gebaseerd. Vergelijkbare gebeurtenissen lijken zich in het verleden ook te hebben afgespeeld. Voor een groep mensen is het dan ook slechts een kwestie van tijd of de opwarming van de aarde, die het nieuws nu nog zo vaak beheerst, zal pijlsnel omslaan in een afkoeling, die de inleiding vormt tot die volgende ijstijd.

Ook in Nederland brengt deze kwestie steeds weer nieuwe onderzoeken teweeg. Zo heeft het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee de afgelopen septembermaand met het onderzoeksschip Pelagia een expeditie gehouden naar de Irminger Zee, ten zuiden van Groenland, waar onderzoek is gedaan naar de Golfstroom. In de Atlantische Oceaan is onder meer een meetinstrument afgezonken, dat de zeestroming op grote diepte een jaar lang zal blijven meten. Op deze manier hopen de onderzoekers meer te weten te komen over de huidige en eventueel toekomstige gedragingen van de Warme Golfstroom. Maar speelt de Warme Golfstroom ook echt de rol in het Europese klimaat die haar door de jaren heen door allerlei wel- en niet-deskundigen steeds weer is toegedicht?

In de ban van de Golfstroom
Een Engelse onderzoeker, Richard Seager die in augustus 2006 in American Scientist over dit onderwerp publiceerde, raakte in de ban van de Warme Golfstroom, toen hij van Liverpool eerst naar New York en later naar de omgeving van Seattle verhuisde. In New York rolde hij binnen relatief korte tijd van een laat-zomerse hittegolf met temperaturen tot rond 35 graden in een winterse koudegolf, waarin hij zijn neusharen voor het eerst voelde bevriezen toen hij buiten kwam. Zoiets kwam in Engeland niet voor, realiseerde hij zich. Daar was het in de winter, net als in Nederland, meestentijds zacht en behoorlijk vochtig.


_{De door de onderzoekers berekende gemiddelde temperaturen in de januarimaand in een scenario (boven) zonder Warme Golfstroom en (onder) met Warme Golfstroom. De grootste verschillen in gemiddelde temperatuur treden op in het gebied binnen de Poolcirkel en in het noordoosten van Europa. West-Europa wordt eveneens wat kouder, maar veel minder dan vaak wordt gedacht. Verder blijft het grote verschil tussen de temperaturen in het oosten van Canada en in het westen van Europa onverminderd van kracht.}

Voor de eerste keer liet hij zijn gedachten gaan over de rol van de Warme Golfstroom bij het verklaren van dit grote verschil in winterklimaat tussen het oosten van de VS en Canada en de gebieden in het westen van Europa, op vergelijkbare breedten. In de winter loopt het verschil tussen beide zijden van de Oceaan geregeld tot tussen 15 en 20 graden op. Speciale gedachten had hij er nog niet bij. Hij bedacht zich alleen dat het verschil er was.


_{De snelheid en de richting van de Golfstroom aan de oostzijde van Amerika, het bovenste deel van het plaatje. Elke stip staat voor een plaats met een stroomsnelheid van meer dan 1 meter per seconde. De richting is hier duidelijik noordoostelijk. Warm water wordt hier op transport gezet naar de noordelijke delen van de Atlantische Oceaan en een klein beetje ook naar onze omgeving. De situatie op de Grote Oceaan, bij de oostkust van Azie, staat op het onderste deel van het plaatje. Hier zien we dat het warme water vooral naar het oosten wordt getransporteerd. De noordelijke delen van de Grote Oceaan krijgen er veel minder dan de noordelijke delen van de Atlantische Oceaan mee te maken.}

Ook toen Seager in de buurt van Seattle kwam te wonen, bleef de Warme Golfstroom eerst uit zijn gedachten. Toch vond hij later dat hij het toen meteen had moeten zien. Hoewel de situatie voor wat de ligging van de warme golfstromen betreft aan de westzijde van Noord-Amerika heel anders is dan die aan de westkant van Europa, leek het klimaat in de buurt van Seattle als twee druppels water op dat wat hij van Engeland kende. En ook hier was er het grote verschil met het klimaat op vergelijkbare breedten aan de andere kant van de Grote Oceaan, in het oosten van Azië. Waar het in de winters berekoud is.

In Seattle leerde Seager professor David S. Battisti kennen, een atmosfeerkenner aan de Universiteit van Washington (Seattle ligt in de staat Washington, niet te verwarren met Washington DC, de hoofdstad van de Verenigde Staten). Ze werden goede vrienden. Onder het genot van goede wijn en Italiaans eten discussieerden ze avonden lang over wetenschappelijke thema’s, die vaak als vanzelfsprekend worden aangenomen, maar dat niet altijd blijken te zijn. En zo kwam ook het verhaal over de Warme Golfstroom en het zachte klimaat in het westen van Europa opnieuw boven water. Battisti vertelde zijn vriend dat hij de theorie over de invloed van de Golfstroom op ons klimaat wilde gaan testen. Seager, inmiddels eveneens in de ban van de Golfstroom, besloot mee te doen.

Transportband
Hoe zit het nu met de Warme Golfstroom? Hij begint (zie kaartjes naast dit verhaal) in de Golf van Mexico, krult om Florida heen en trekt dan langs de Amerikaanse oostkust naar het noorden. Vanaf Cape Hateras gaat het vervolgens in een noordoostelijke koers de oceaan op richting Europa. Op zijn route langs de VS en naar Europa staat het (warme) water voortdurend warmte af aan de atmosfeer boven zich, zowel aan de oostkust van de VS als later in de buurt van Europa. In het zeegebied tussen Newfoundland en Noorwegen, het einddoel van de Golfstroom, heeft het water zoveel van zijn oorspronkelijke warmte verloren, en is door het voortdurend verdampen zo zout geworden, dat het daar door zijn hoge dichtheid de diepte in zakt. Daarna gaat het als een koude waterstroom terug naar het zuiden. Op deze manier is de Golfstroom een transportband, die warm water – afkomstig uit de tropen – naar het noorden stuurt en koud water van de Noordpool naar het zuiden.


_{Het verschil tussen de hoeveelheid warmte die door de lucht en door het water wordt geransporteerd, doorgerekend voor twee verschillende scenario's. De onderbroken lijnen laten het transport van warmte door het water zien, de ononderbroken lijnen het transport van warmte via de lucht. Het lijkt in onze omgeving dus belangrijker te zijn uit welke richting de wind waait, dan welke temperatuur het water voor onze kusten heeft, zou een voorzichtige conclusie kunnen zijn.}

Dat er iets mis was met het idee dat het temperatuurverschil tussen de gebieden aan de west- en de oostkant (onze kant) van de Atlantische Oceaan alleen aan de aanwezigheid van de Warme Golfstroom toe te schrijven is, bewees volgens Seager en Battisti het met West-Europa vergelijkbare klimaat, dat ze in de omgeving van Seattle aantroffen.

Op de Grote Oceaan ten westen van de VS is de situatie met betrekking tot de ligging van de Warme Golfstroom heel anders dan bij ons. De Kuroshiostroom, die aan de westzijde langs Azië naar het noorden loopt, buigt niet naar het noordoosten, zoals op de Atlantische Oceaan, maar naar het oosten af, om in de buurt van Oregon en Californië bij de VS aan te komen. Dat gebied ligt zo ver ten zuiden van Seattle dat het zachte klimaat daar, vergeleken met het veel koudere klimaat op gelijke breedten aan de Aziatische kant bij Vladivostok, niet verklaard kan worden door de aanwezigheid van die Warme Golfstroom. Er wordt via het water eigenlijk geen warmte getransporteerd naar de omgeving van de staat Washington en het ook zachte westelijke deel van British Columbia in Canada. Er moest dus wel een andere verklaring zijn, zo bedachten de twee onderzoekers. En ze gingen verder.

Zeeklimaat en landklimaat
Een eerste verklaring lag voor de hand. Zowel het westen van de VS en Canada als het westen van Europa liggen aan zee en hebben door het jaar heen met een, grofweg gezegd westelijke stroming te maken waarmee steeds lucht van zee wordt aangevoerd. Een zee die in de zomer relatief langzaam opwarmt en dan voor de aanvoer van betrekkelijk koele lucht garant staat. En een zee die in de winter maar langzaam afkoelt en dan juist voor de aanvoer van betrekkelijk zachte lucht garant staat. Een deel van de oplossing van het probleem moest daar vandaan komen. Het verschil dus tussen een zeeklimaat en een landklimaat! Dit is iets wat we natuurlijk al heel lang weten. Maar mogelijk is het belangrijker dan we denken.


_{De golfbeweging in de straalstroom, die door de aanwezigheid van de Rocky Mountains wordt geintroduceerd. Boven de VS waait de wind gemiddeld uit het westnoordwesten, in onze omgeving juist uit het westzuidwesten. Voor een verklaring zie de oorspronkelijke (Engelstalige) tekst, door de link te volgen.}

Om te zien hoe groot de rol van de ligging aan zee is, gingen ze met klimaatmodellen aan de slag. Modellen die erg lijken op de computermodellen die worden gebruikt om de dagelijkse weersverwachting te berekenen. Uiteindelijk rekenden ze twee scenario’s door, een met en een zonder de warmte die door de Warme Golfstroom wordt rondgepompt. Verder lieten ze het hele systeem in tact, inclusief weer en invloed van de zon gedurende de seizoenen. De uitkomst was verrassend. Voor het verschil in temperaturen tussen de west- en de oostkant van de Atlantische Oceaan in het gebied ten zuiden van Noord-Noorwegen bleek het niet uit te maken of er al dan niet een Warme Golfstroom in de berekeningen werd meegenomen. Dit verschil moest dus wel door andere processen worden verklaard, zoals het eerdergenoemde onderscheid tussen een land- en een zeeklimaat, om maar wat te noemen.

Het weglaten van de Warme Golfstroom betekende overigens niet dat er helemaal geen invloed was op het klimaat. Omdat de Golfstroom warmte weghaalt uit de gebieden rond de evenaar en warmte aanvoert in de gebieden waar hij voorkomt, resulteerde het weglaten van de Golfstroom in een warmer klimaat in de gebieden rond de evenaar en in een kouder klimaat op alle andere plaatsen, die met de Golfstroom te maken hebben. In de zeegebieden binnen de Poolcirkel kwam het verschil op lokaal 8 graden neer, maar in de landgebieden bleef het gematigd, op de meeste plaatsen gemiddeld minder dan 3 graden. Daarbij bleek het dat de Warme Golfstroom aan beide zijden van de oceaan min of meer evenveel warmte in de atmosfeer achterliet en zo geen of nauwelijks invloed heeft op de temperatuurverschillen, zoals die tussen beide zijden van de plas worden waargenomen.

In het niet
De invloed van de stromingen in de oceaan op het klimaat lijkt hiermee een stuk kleiner dan door velen wordt gedacht. Volgens schattingen transporteren water en lucht alleen in de tropen ongeveer vergelijkbare hoeveelheden warmte. In de gematigde breedten, ten noorden van 35 graden noord, lijkt het erop dat de atmosfeer (en dus de wind) de belangrijkste transporteur van warmte is, veel belangrijker dan water. De hoeveelheid warmte, die de Warme Golfstroom aanvoert, valt hier in het niet bij de warmte die het in de winter afkoelende oceaanwater als geheel in de lucht brengt en vervolgens via de overheersende westelijke stroming richting het westen van Europa transporteert. Hierdoor zijn de winters bij ons veel warmer dan ze zonder de aanwezigheid van de zee zouden zijn.

Er blijkt nog meer aan de hand. De wind aan de westkant van Europa heeft namelijk niet een overheersend westelijke richting, zoals we in dit verhaal een paar keer hebben laten vallen, maar nauwkeuriger gezegd een westelijke tot zuidwestelijke richting. De lucht, die wij gemiddeld gesproken aangevoerd krijgen, komt dus vaak van vrij zuidelijk gelegen breedten op de oceaan. En is duidelijk warmer dan zijn evenknie uit het westen of noordwesten. Maar waarom is de wind in ons deel van de wereld zo vaak zuidwestelijk?

Ook hiervoor dragen de onderzoekers een verklaring aan. Veroorzakers hiervan zijn de Rocky Mountains die de westelijke straalstroom in een golfbeweging brengen. De eerste golf resulteert boven Noord-Amerika in een op het oosten van de VS gerichte westnoordwestcirculatie die vrij koude lucht vanuit Canada naar het zuiden blaast. Daarna – en wel vanaf de oostkant van de VS – slaat de stroming om in een gemiddeld op West-Europa gerichte westzuidwestcirculatie die relatief warme lucht vanaf vrij zuidelijke breedten van de oceaan naar het noorden blaast. En die lucht bepaalt het weer bij ons. Zou je Rocky Mountains weghalen, dan zou het temperatuurverschil tussen de gebieden aan de westzijde en aan de oostzijde van de Oceaan halveren. De Rockies hebben dus veel invloed!

Twee verklaringen
Zo valt volgens Seager en Battisti het grote verschil in de gemiddelde (winter)temperaturen tussen de landgebieden aan de westzijde en die aan de oostzijde van de Oceaan dus in twee verklaringen uiteen. Eerst is er de ligging ten opzichte van zee, waarbij het oosten van Noord-Amerika bij een overheersend westelijke stroming relatief gezien een landklimaat heeft ten opzichte van onze gebieden, waar die wind meestentijds van zee komt. Dit verklaart ongeveer de helft van het optredende verschil. De andere helft komt voor rekening van de Rocky Mountains, die een golfbeweging in de straalstroom introduceren die in Noord-Amerika een relatief koude westnoordwestcirculatie veroorzaakt, terwijl de wind in het westen van Europa als gevolg hiervan juist overheersend uit het westen tot zuidwesten waait.


_{De onderzoekers geloven wel dat een eventueel wegvallen van de straalstroom een tijdelijk afkoelend effect op het klimaat in onze omgeving kan hebben, maar niet dat als gevolg hiervan een nieuwe ijstijd zou kunnen ontstaan. Het wegvallen zou er eerder toe leiden dat de effecten van de huidige opwarming van ons klimaat tijdelijk worden afgeremd of mogelijk zelfs even worden gecompenseerd, zo denken zij.}

Het eventueel wegvallen van de Warme Golfstroom zou aan beide zijden van de Oceaan tot een gematigde afkoeling van het klimaat leiden, zo menen de onderzoekers en in hun optiek niet tot een nieuwe ijstijd. Veel eerder zou zo’n ontwikkeling de opwarming van dit moment een tijdje kunnen laten stagneren of compenseren, als de Golfstroom zou verzwakken of in het meest extreme geval zelfs tijdelijk helemaal stil zou komen te liggen.

Toch blijven er vragen over. Mocht het klimaat binnen de Poolcirkel 8 graden kouder worden, in geval van het stilvallen van de Golfstroom, dan moet het zeeijs in die omgeving zich gaan uitbreiden. De vraag is wat de gevolgen van zo’n uitbreiding zouden zijn voor het klimaat van dat moment? Verder lijken temperatuurveranderingen op aarde ook gevolgen te hebben voor het overheersende stromingspatroon in de atmosfeer. En nu we weten hoe belangrijk die atmosfeer is als transporteur van warmte, kunnen dergelijke veranderingen wel degelijk grote gevolgen hebben voor de temperaturen in de gebieden waar ze betrekking op hebben.

_{Bronnen: Meteo Consult, American Scientist, NIOZ, NU.nl.}