大西洋の循環は、熱帯から北方へ熱を運ぶ主要な海流システムである。
しかし、氷河の融解水がこの仕組みを乱しており、完全に停止しかねない転換点に近づいている。
これは地球規模の気候に大きな影響を及ぼし、極端な気象現象や海面上昇につながるだろう。
科学者たちは、循環がいつ停止しうるかを予測する早期警戒シグナルを開発している。
超巨大嵐、急激な気候変動、そしてニューヨーク市の氷結。これは大ヒットハリウッド映画「デイ・アフター・トゥモロー」が描いた世界であり、大西洋の循環の急激な停止とその壊滅的な結果を描いた。
ハリウッドの描写は誇張されていたものの、2004年の映画は重大な問いを投げかけた。熱帯から北方の高緯度地域へ熱を運ぶうえで極めて重要な大西洋子午線循環（AMOC）が地球温暖化によって停止した場合、気候変動はどれほど急激かつ深刻になるのか、という問いである。
映画の公開から20年が経ち、私たちは大西洋の循環について多くのことを知るようになった。2004年から海洋に設置された観測機器は、大西洋の循環がは観測可能なほど減速しており、過去20年間で、おそらく約1000年ぶりの最も弱い状態に達している可能性があることを示している。さらに研究によれば、循環は危険な転換点に過去に達し、それによって急激かつ制御不能な衰退に陥ったこと、そして再びその転換点に達しうる（地球温暖化が進み、氷河や氷床が融解するにつれて）。
最新世代の地球気候モデルを用いた新たな研究では、海洋循環がその転換点に達するまで淡水の流れをシミュレーションした。
結果は、循環が転換点に達してから1世紀以内に完全に停止しうることを示し、そしてその方向へ向かっていることも示した。そうなった場合、北米、アジアの一部、欧州では平均気温が数度低下し、世界各地で深刻かつ連鎖的な影響が現れるだろう。
我々はまた、大西洋の循環が転換点に近づいていることを世界に警告しうる、物理学に基づく早期警戒シグナルも発見した。
海洋のコンベヤーベルト
海流は風、潮汐、そして水の密度差によって駆動される。
大西洋の循環では、赤道付近の比較的温暖で塩分の多い表層水がグリーンランドに向かって流れる。その途中でカリブ海を横切り、メキシコ湾に入り込み、その後米国東海岸に沿って流れ、大西洋を横断する。
この海流は、メキシコ湾流としても知られ、欧州に熱をもたらす。北へ流れて冷えると水塊は重くなる。グリーンランド付近に達すると沈み始め、南へ流れる。グリーンランド付近での水の沈降は大西洋の他の場所から水を引き込み、このサイクルは、まるでコンベヤーベルトのように繰り返される。
過剰な淡水が、氷河やグリーンランド氷床の融解から流入すると、水の塩分を薄めて沈降を妨げ、この海洋コンベヤーベルトを弱めてしまう。弱まったコンベヤーベルトは北方へ運ぶ熱を減らし、また重い水がグリーンランドに届く量も減り、それがさらに弱め、コンベヤーベルトの強さを低下させる。ひとたび転換点に達すると、急速に停止する。
転換点では気候はどうなるのか？
転換点の存在は、1960年代初頭の、極めて単純化された大西洋循環のモデルで初めて指摘された。1960年代初頭。現在のより詳細な気候モデルでは、気候変動の下でもコンベヤーベルトの強さが引き続き減速することが示されている。しかし、大西洋の循環の急激な停止は見られない様子だった（これらの気候モデルにおいて）。
本研究はここから始まる。我々は詳細な気候モデルを用いて実験を行い、淡水の投入量をゆっくりと増加させることで、急激な停止の転換点を探った。
転換点に達すると、コンベヤーベルトは100年以内に停止することがわかった。北方への熱輸送は大幅に減少し、急激な気候変動を引き起こす。
結果：北部での危険な寒冷化
メキシコ湾流の影響を受ける地域では、受け取る熱が大幅に減少し、循環が停止すると、北米と欧州大陸は数度冷却される。
欧州の気候は、他の地域よりもメキシコ湾流の影響をはるかに強く受けている。本実験では、大陸の一部で10年あたり5°F（3°C）を超える変化が生じた。これは現在の地球温暖化の約10年あたり0.36°F（0.2°C）よりはるかに速い。ノルウェーの一部では36°F（20°C）を超える気温低下が起こることもわかった。一方、南半球の地域は数度温暖化するだろう。
これらの気温変化は約100年かけて生じる。長い時間に感じられるかもしれないが、典型的な気候の時間スケールでは急激である。
コンベヤーベルトの停止は海面や降水パターンにも影響を及ぼし、それが他の生態系をその転換点へ近づけうる。例えば、アマゾンの熱帯雨林は降水量の減少に対して脆弱である。もし森林生態系が草原に変わった場合、その移行は炭素を放出し、貴重な炭素吸収源を失わせ、気候変動をさらに加速させるだろう。
大西洋の循環は、遠い過去において著しく減速したことがある。氷期には、地球の広大な部分を覆っていた氷床が融解していた際、淡水の流入が大西洋循環を減速させ、大規模な気候の変動を引き起こした。
では、この転換点はいつ訪れるのか？
大きな問い――大西洋の循環がいつ転換点に達するのか――は未解決のままである。観測記録は明確な結果を示すには十分な期間をさかのぼれない。最近の研究では、コンベヤーベルトが急速に転換点に近づいていることが示唆され、おそらく数年以内かもしれないとされたが、これらの統計分析にはいくつかの仮定が含まれており、不確実性を生んでいる。
その代わりに我々は、大西洋南端の境界における塩分輸送に関わる、物理学に基づき観測可能な早期警戒シグナルを開発することができた。ひとたび閾値に達すると、転換点は10年から40年以内に訪れる可能性が高い。
本研究の気候への影響は、そのような急激なコンベヤーベルトの崩壊の深刻さを浮き彫りにしている。気温、海面、降水量の変化は社会に深刻な影響を与え、そして気候の変化は人間の時間スケールでは止めることができない。
地球が温暖化しているときに極度の寒さを心配するのは直感に反するように思えるかもしれないが、大量の融解水が流れ込むことで大西洋の主要な循環が停止すれば、それが前方に待ち受けるリスクなのである。
