Potenciálny kolaps atlantickej južnej prevrátenej cirkulácie (AMOC) predstavuje zásadný problém, vzhľadom na jej významnú úlohu ako kritického bodu obratu v klimatickom systéme Zeme. Nedávne výskumy a paleoklimatické rekonštrukcie naznačujú, že náhle klimatické výkyvy, ako sú udalosti Dansgaard-Oeschger, sú úzko prepojené s bimodálnou povahou AMOC. Mnohé klimatické modely poukazujú na hysterézne správanie, pri ktorom by zmena prísunu sladkej vody do severného Atlantiku mohla spôsobiť rozdvojenie vedúce k potenciálnemu kolapsu. Hoci modely zemského systému sú schopné reprodukovať tento scenár, existuje výrazná variabilita medzi rôznymi modelmi a prah kolapsu zostáva neistý. Správa AR6 IPCC, založená na modeloch CMIP5, naznačuje, že kolaps v 21. storočí je nepravdepodobný, avšak novšie modely CMIP6 naznačujú širší rozsah reakcií a väčšiu mieru neistoty. Neustále monitorovanie AMOC začalo až v roku 2004 a využíva rôzne meracie techniky, vrátane ukotvených prístrojov, podmorských káblov a palubných satelitných pozorovaní. Pokles AMOC bol zachytený medzi rokmi 2004 a 2012, no na posúdenie jeho významu sú potrebné dlhšie obdobia sledovania. Na tento účel vedci aplikovali techniky snímania odtlačkov prstov na historické záznamy teploty povrchu mora (SST). Štúdie podporované simuláciami klimatických modelov identifikovali SST v oblasti subpolárneho gyru Severného Atlantiku ako optimálny ukazovateľ sily AMOC.
Táto časť sa zaoberá analýzou atlantickej meridionálnej prevrátenej cirkulácie (AMOC) na základe údajov zo súboru Hadley Center o teplote morského povrchu a morských ľadovcoch (HadISST). Štúdia skúma trendy v priemere, rozptyle a autokorelácii stopy AMOC od roku 1870 do roku 2020, pričom tieto faktory sa považujú za včasné varovné signály pre potenciálne kolapsy. Výskum podčiarkuje potrebu štatistickej spoľahlivosti, aby bolo možné rozlíšiť skutočné zmeny od náhodných výkyvov v rámci obmedzeného časového rámca pozorovania. Vedci stanovujú miery spoľahlivosti pre rozptyl a autokoreláciu a ukazujú, že rozptyl sa javí ako spoľahlivejší indikátor.
Okrem toho, vyvinuli metódu na predpovedanie načasovania kritických prechodov. Prístup štúdie sa zameriava na sledovanie zmien v priemere, rozptyle a autokorelácie bez predpokladov o špecifických kontrolných parametroch, ako je prietok sladkej vody v severnom Atlantiku, kvôli neistotám týkajúcim sa faktorov ako odtok riek a topenie grónskeho ľadu. Predpokladá sa, že AMOC bola pred prechodom v rovnováhe, pričom akékoľvek zmeny sa uskutočňujú pomaly a riadiaci parameter sa lineárne približuje ku kritickej hodnote. Tento predpoklad je v súlade s pozorovanými údajmi a zostáva robustný, aj bez konkrétnych predpokladov o faktoroch ovplyvňujúcich AMOC, ako sú úrovne CO2 v atmosfére, ktoré nedávno vykazovali takmer lineárny rast.
Detekcia signálov včasného varovania (EWS) pre blížiace sa prechody sa sústreďuje na niekoľko kľúčových časových škál. Hlavnou vnútornou časovou mierou je čas autokorelácie, zatiaľ čo vonkajšiu časovú mieru určuje čas potrebný na to, aby sa riadiaci parameter zmenil z ustáleného stavu na kritickú hodnotu. Časové okno pre identifikáciu zmien v EWS na danej úrovni spoľahlivosti sa určuje na základe týchto škál a líši sa v prípade rôznych mier, ako sú rozptyl a autokorelácia. Proces detekcie a potrebné časové okná sú zobrazené na obrázkoch 3 a 4, pričom požadovaná veľkosť okna pre 95 % úroveň spoľahlivosti je vynesená vo vzťahu k kontrolnému parametru A. Rozptyl sa ukazuje ako spoľahlivejší EWS v porovnaní s autokoreláciou, pokiaľ je priemerná doba čakania na bod obratu kratšia ako veľkosť dátového okna. Účinnosť včasného varovania závisí od rýchlosti zmeny riadiaceho parametra (λ), charakterizovanej časom rampy. Simulácie uskutočnené na viac ako 1000 rôznych počiatočných podmienkach ukazujú, že včasné varovanie môže byť účinné v rámci definovaného intervalu, ktorý je znázornený zeleným pásom na obrázkoch. Rozptyl a autokorelácia sú znázornené v priebehu času pomocou 50-ročného priebežného okna, ktoré odhaľuje, kedy môžu tieto indikátory spoľahlivo signalizovať blížiaci sa prechod. Výsledky naznačujú, že v určitých podmienkach je rozptyl užitočnejším signálom včasného varovania ako autokorelácia, čo predstavuje praktický prístup ako predpovedať kritické zmeny v dynamických systémoch.
Štúdia poskytuje dôkladnú štatistickú analýzu na kvantifikáciu neistoty v signáloch včasného varovania (EWS) pre blížiaci sa kritický prechod, ako je potenciálny kolaps AMOC. Ukazuje, že význam pozorovaných EWS závisí na rýchlosti, s ktorou sa systém blíži k bodu obratu, a poskytuje silnejšie výsledky ako tradičné testy trendov. Výskum ponúka metódu nielen na určenie, či dôjde k kritickému prechodu, ale aj na odhadovanie jeho načasovania, pričom predpovedá pravdepodobný obrat medzi rokmi 2025 a 2095 s 95 % istotou. Aj keď je uznávaná možnosť, že tieto predpovede môžu byť ovplyvnené inými faktormi, analýza je navrhnutá s minimálnymi predpokladmi na zdôraznenie vážnych dôsledkov pre klimatický systém.
Ďalej štúdia zistila, že zatiaľ čo simulácie rovnovážneho modelu nedokážu predpovedať budúci kolaps, vyhodnotenie metódy na pokročilých klimatických modeloch s premenlivým vonkajším vplyvom by mohlo zlepšiť presnosť predpovedí. Napriek tomu zostáva množstvo neistôt, vrátane otázky, či kolaps môže byť čiastočný alebo úplný, ako naznačujú niektoré modely. Analýza sa zaoberá aj možným dopadom prevrátenia spôsobeného rýchlosťou, pričom rýchlosť približovania sa kritickým prahom ovplyvňuje pravdepodobnosť prevrátenia. Napriek týmto nejasnostiam poznatky zdôrazňujú naliehavú potrebu prijať opatrenia na zníženie emisií skleníkových plynov a na zmiernenie rizika kolapsu AMOC, čo by mohlo mať hlboký dopad na spoločnosť. (Co2AI)
