Een snelle toename van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer vormt een directe bedreiging voor de Atlantische Meridionale Omwentelingscirculatie (AMOC). Dat blijkt uit nieuw Nederlands onderzoek van de Universiteit Utrecht, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Climate Change.

Waar tot nu toe voornamelijk werd gekeken naar een absolute temperatuurgrens, laten de onderzoekers zien dat juist het tempo van de opwarming een doorslaggevende rol speelt bij het al dan niet instorten van deze cruciale oceaanstroming.

De AMOC werkt als een gigantische warmtemotor op de Atlantische Oceaan. Het systeem transporteert warm water vanuit de tropen naar het noorden van Europa en zorgt daardoor voor een relatief mild klimaat in West- en Noord-Europa.

In het noorden zakt het koudere en zoutere water naar de diepte om vervolgens via de diepe oceaan weer zuidwaarts te stromen. Klimaatverandering zet dit systeem onder druk: smeltwater van de poolgebieden en een toenemende regenval voegt zoetwater toe, terwijl stijgende oceantemperaturen het afzinken van het dichtere water verstoren.

Temperatuurgrens

Lange tijd werd aangenomen dat de AMOC pas bij een wereldwijde temperatuurstijging van ongeveer +4 °C zou kantelen en stilvallen. Wetenschappers van het Instituut voor Marien en Atmosferisch onderzoek Utrecht (IMAU) tonen nu aan dat die aanname incompleet is.

Volgens hoofdauteur René van Westen bestaat er geen vast temperatuurpunt waarop de stroming onvermijdelijk instort. De stabiliteit blijkt primair af te hangen van de snelheid waarmee het klimaat verandert.

Trage en snelle opwarming

Om de impact van het opwarmingstempo te meten, lieten de Nederlandse onderzoekers klimaatmodellen draaien onder twee verschillende scenario's van CO2-stijging. In het trage scenario steeg de CO2-concentratie met 0,5 ppm (deeltjes per miljoen) per jaar, terwijl dit in het snelle scenario met 2,5 ppm per jaar gebeurde — een snelheid die vergelijkbaar is met het huidige tempo van de wereldwijde uitstoot (volgens de Deense omroep DR momenteel circa 3,2 ppm per jaar).

De uitkomsten laten een groot verschil zien. Bij een trage opwarming bleef de AMOC stabiel tot ver voorbij de +4 °C en hield de stroming zelfs stand bij +5 °C. Bij een snelle opwarming stortte het systeem daarentegen al in rond de +2 °C.

Coauteur Reyk Börner licht toe dat het bewuste trage scenario werd gekozen om het effect van de opwarmingssnelheid te isoleren van de uiteindelijke temperatuurstijging. De Deense klimaatonderzoeker Peter D. Ditlevsen noemt de bevindingen zorgwekkend gezien de huidige mondiale CO2-uitstoot.

Adaptatievermogen van de oceaan

De verklaring voor dit verschil ligt in de dynamiek van het oceaanwater. Volgens coauteur Henk Dijkstra, hoogleraar Dynamische Oceanografie aan de Universiteit Utrecht, heeft bij trage opwarming de hele oceaan — van het oppervlak tot de diepste lagen — de tijd om zich geleidelijk aan te passen en te herschikken naar de nieuwe omstandigheden. Bij een te snelle opwarming kan het oceaansysteem deze veranderingen simpelweg niet bijbenen.

Uit de bocht vliegen

De kritieke opwarmingssnelheid ligt volgens het onderzoek rond de 0,3 °C per decennium, een tempo dat de aarde nu al dicht nadert. Van Westen vergelijkt de situatie met het besturen van een auto: wanneer je op een muur afrijdt en een bocht wilt maken, moet je afremmen om te voorkomen dat je uit de bocht vliegt. Met het huidige mondiale klimaatbeleid trapt de wereld echter nog steeds hard op het gaspedaal.

Gevolgen van een instorting

Als de AMOC eenmaal kantelt, kan de stroming binnen enkele decennia omslaan naar een veel zwakkere staat. Een dergelijke instorting brengt aanzienlijk koudere winters naar Noord-Europa, maakt tropische gebieden juist warmer en verstoort neerslagpatronen, wat grote gevolgen heeft voor de wereldwijde landbouw.

De onderzoekers waarschuwen bovendien dat het systeem na een instorting niet zomaar herstelt, zelfs niet als de CO2-concentratie in de atmosfeer later weer afneemt.

In perspectief

Het nieuwe Utrechtse onderzoek brengt eerdere studies van dezelfde onderzoeksgroep in een helderder perspectief. In 2024 toonden zij aan dat een toenemende hoeveelheid smeltwater de stroming instabiel maakt zodra een kritische smeltwatergrens wordt overschreden.

Een latere studie becijferde dat de AMOC onder diverse emissiescenario's rond 2060 een kantelpunt bereikt bij ongeveer 2,5 °C opwarming. De huidige studie verklaart waarom temperatuurgrenzen in verschillende klimaatmodellen kunnen variëren: voor smeltwater geldt een vaste drempelwaarde, maar voor temperatuur wordt de stabiliteit bepaald door de snelheid van de opwarming.

Klimaatbeleid

De resultaten hebben grote implicaties voor het internationale klimaatbeleid. Veel beleid, waaronder het Klimaatakkoord van Parijs, richt zich voornamelijk op het beperken van de uiteindelijke piek in temperatuur.

Hierbij wordt soms uitgegaan van zogenaamde 'overshoot-scenario's', waarbij de temperatuur de doelstelling tijdelijk mag overschrijden in de veronderstelling dat toekomstige technologieën de aarde later weer kunnen afkoelen.

Van Westen benadrukt dat dit strategieën met een hoog risico zijn. Een kantelpunt zoals het stilvallen van de AMOC kan juist tijdens zo'n tijdelijke piek worden geactiveerd en is daarna onomkeerbaar.

De situatie is te vergelijken met afstervende koraalriffen: als koraal eenmaal afsterft door opwarming, keert het niet meer terug wanneer de temperatuur later weer daalt. Het inperken van de opwarmingssnelheid via directe emissiereductie dient volgens de onderzoekers dan ook een centrale plek op de beleidsagenda te krijgen.