Tompok Air Sejuk Atlantik Mendorong Perubahan Luar Biasa dalam Corak Monsun India

Perubahan Berbahaya pada Nadi Kehidupan Asia Selatan

Bagi lebih satu bilion penduduk di seluruh Asia Selatan, tibanya monsun musim panas menandakan perbezaan antara kemakmuran dengan bencana. Sepanjang suku abad yang lalu, rentak cuaca purba ini telah berubah dengan cara yang mengancam kehidupan dari Himalaya hingga Lautan Hindi. India barat laut kini menerima hujan yang jauh lebih banyak berbanding beberapa dekad lalu, manakala Dataran Gangga yang subur berdepan risiko kemarau yang semakin meningkat. Kestabilan ekonomi seluruh rantau ini kini dipertaruhkan.

Kalendar pertanian di India, Pakistan dan Bangladesh berpusat pada monsun. Musim hujan yang lewat atau lemah boleh memusnahkan hasil padi dan gandum, manakala hujan berlebihan di barat laut boleh mencetuskan banjir dan tanah runtuh yang dahsyat. Dataran Gangga, yang sering dianggap sebagai jelapang Asia Selatan, berdepan ironi yang amat getir. Kawasan itu memerlukan hujan yang konsisten untuk menyara penduduknya, namun perubahan corak cuaca mengancam untuk mengeringkan ladangnya.

Model iklim yang lazim digunakan tidak meramalkan pengagihan semula hujan yang sudah diperhatikan di seluruh subbenua itu, menyebabkan para saintis mencari bahagian teka-teki yang masih hilang. Kajian yang diterbitkan dalam AGU Advances oleh Nimmakanti Mahendra dan rakan-rakannya kini menunjukkan punca yang tidak disangka-sangka, ribuan kilometer jauhnya di Atlantik Utara. Para penyelidik berhujah bahawa simulasi standard tidak mempunyai maklumat penting tentang tompok air sejuk luar biasa di selatan Greenland, yang sering disebut sebagai tompok sejuk. Apabila mereka memasukkan ciri ini ke dalam hasil model, simulasi akhirnya dapat menghasilkan semula perubahan monsun tersebut. Sehingga kini, kebanyakan unjuran mengandaikan faktor tempatan mendominasi perilaku monsun, tetapi bukti baharu ini menyangkal andaian itu.

Anomali Atlantik Utara yang Terlindung di Depan Mata

Tompok sejuk itu, yang kadangkala disebut Lubang Pemanasan Atlantik Utara, tampak sebagai titik biru degil yang dikelilingi lautan merah pada peta suhu global. Ketika kebanyakan kawasan dunia semakin panas, rantau subkutub ini telah menyejuk kira-kira 0.3 darjah Celsius sepanjang abad lalu. Para saintis telah berdebat tentang puncanya selama bertahun-tahun, dengan mengemukakan pelbagai kemungkinan, daripada aerosol atmosfera hingga kebolehubahan semula jadi. Namun, penyelidikan terkini menjejaki fenomena ini kepada kelembapan ketara dalam Peredaran Pembalikan Meridional Atlantik, atau AMOC. Sistem arus laut yang luas ini mengangkut air tropika suam ke utara dan membawa air dalam yang sejuk kembali ke arah khatulistiwa. Apabila ais Greenland mencair, air tawar mengalir masuk ke Atlantik Utara, mencairkan kemasinan permukaan dan menyukarkan air yang lebih tumpat untuk tenggelam. Akibatnya, arus menjadi lemah dan membawa kurang haba ke kawasan selatan Greenland, sekali gus membolehkan tompok sejuk terbentuk dan kekal.

Satu kajian dalam jurnal Nature menggunakan cerapan dan model iklim untuk menunjukkan bahawa hanya simulasi yang merangkumi AMOC yang lemah dapat menghasilkan semula penyejukan dan penyegaran air yang diperhatikan di lubang pemanasan itu. Pasukan penyelidik menganggarkan bahawa peredaran tersebut menjadi perlahan antara 1.01 hingga 2.97 Sverdrup setiap abad dari 1900 hingga 2005. Satu Sverdrup bersamaan dengan sejuta meter padu air sesaat, skala yang menggambarkan betapa besarnya jumlah pengangkutan haba yang dipertaruhkan. Satu lagi analisis terkini berasaskan data analisis semula pemerhatian, yang diterbitkan dalam Geophysical Research Letters, mengesahkan bahawa penyejukan itu menjangkau jauh ke bawah permukaan dan didorong oleh pengurangan pengangkutan haba lautan, bukannya kehilangan haba di permukaan.

Pertubuhan Meteorologi Sedunia mengetengahkan perbezaan ini dalam laporan Keadaan Iklim Global 2023, dengan menyatakan bahawa ketika kandungan haba lautan mencecah paras tertinggi dalam rekod pada tahun lalu, Atlantik Utara subkutub menyimpang daripada trend itu dengan penyejukan yang mencapai kedalaman lebih 800 meter. Ahli sains atmosfera Laifang Li dari Universiti Penn State berkata, memahami anomali ini penting kerana ia boleh mengganggu aliran jet dan mengubah laluan ribut merentasi beberapa benua. Malah, kajian berasingan Penn State mendapati bahawa atmosfera dan lautan masing-masing menyumbang kira-kira sama banyak terhadap ketekalan tompok sejuk itu. Apabila permukaan menyejuk, kurang air tersejat, sekali gus mengurangkan wap air atmosfera. Oleh sebab wap air bertindak sebagai gas rumah hijau, pengurangannya membolehkan lebih banyak haba terlepas, lalu menyejukkan lagi permukaan lautan. Gelung suap balik ini membantu mengekalkan anomali sejuk itu.

Arus Pengangkut yang Semakin Lemah Menghampiri Ambang Berbahaya

AMOC bukan sekadar mengalami ketidakseimbangan. Bukti menunjukkan bahawa kini ia berada pada tahap paling lemah sekurang-kurangnya dalam tempoh seribu tahun, dan sesetengah penyelidik memberi amaran bahawa ia mungkin menghampiri titik peralihan yang jika dilepasi akan menyebabkan keruntuhan tidak dapat dielakkan. Stefan Rahmstorf, ahli oseanografi fizikal di Institut Penyelidikan Kesan Iklim Potsdam, telah mengkaji peredaran itu selama 35 tahun. Beliau baru-baru ini menganggarkan kemungkinan sistem itu terhenti sekitar 50 peratus, meningkat dengan ketara daripada 5 peratus yang mungkin dianggarkannya tiga dekad lalu.

Sepanjang 30 tahun pertama, kami menganggap peristiwa ini berkemungkinan rendah. Kini kemungkinannya lebih kurang 50-50. Malah, saya akan mengatakan ia lebih berkemungkinan berlaku daripada tidak.

Fizik di sebalik titik peralihan itu difahami dengan baik. Apabila air masin yang suam mengalir ke utara, air itu melepaskan haba ke atmosfera lalu menyejuk. Ketumpatan yang terhasil menyebabkannya tenggelam, lalu menarik lebih banyak air suam ke belakangnya. Apabila air cair tawar dari Greenland mencairkan air permukaan, air itu menjadi kurang tumpat dan proses tenggelam menjadi perlahan. Ini mewujudkan gelung suap balik. Kurang air tenggelam bermakna kurang garam diangkut ke utara, yang seterusnya mengurangkan lagi proses tenggelam, sehingga peredaran itu boleh terkunci dalam keadaan baharu yang jauh lebih lemah.

Pada 2023, penyelidik di Institut Niels Bohr menggunakan isyarat amaran awal statistik untuk meramalkan bahawa jika pelepasan terus kekal tinggi, AMOC boleh melepasi ambang ini antara 2037 hingga 2109. Kajian 2025 oleh van Westen dan rakan-rakannya di Universiti Utrecht mengukuhkan lagi kebimbangan ini dengan menunjukkan titik peralihan tersebut dalam model lautan beresolusi tinggi, sekali gus menepis kemungkinan bahawa ia sekadar artifak simulasi yang lebih ringkas. Kesan keruntuhan sepenuhnya akan dirasai di seluruh planet. Suhu di Eropah Utara boleh jatuh dengan mendadak sementara rantau itu menjadi semakin kering, membebankan pertanian dan meningkatkan risiko kebakaran hutan. Paras laut di sepanjang Pantai Timur Amerika Syarikat boleh meningkat lebih cepat daripada purata global. Sementara itu, monsun Asia dan Afrika boleh menjadi lemah, menambahkan tekanan air yang dihadapi berbilion-bilion orang. Iceland sudah pun menetapkan risiko terhentinya AMOC sebagai ancaman keselamatan negara, sekali gus menegaskan betapa seriusnya ancaman itu.

Bagaimana Tompok Sejuk Mengubah Arah Hujan di India

Hubungan antara tompok sejuk berhampiran Greenland dengan monsun India mungkin kelihatan jauh, tetapi fizik atmosfera menghubungkan kedua-dua rantau itu melalui aliran jet. Aliran jet ialah jalur sempit angin kencang yang mengelilingi bumi di bahagian atas troposfera, mengarah sistem cuaca dan mengangkut lembapan. Menurut kajian AGU Advances yang diketuai Mahendra, memasukkan tompok sejuk itu ke dalam model iklim mengubah aliran jet dengan cara yang menarik lembapan atmosfera ke arah India barat laut. Pada masa yang sama, peredaran yang berubah itu menghalang sistem ribut yang lebih kecil daripada terbentuk di seluruh Dataran Gangga. Kawalan jarak jauh terhadap cuaca tropika oleh keadaan lautan kutub ini bertentangan dengan andaian terdahulu bahawa monsun bertindak balas terutamanya terhadap suhu Lautan Hindi yang berhampiran.

Para penyelidik mengenal pasti proses ini sebagai mekanisme pengawal barotropik. Barotropik merujuk kepada keadaan apabila permukaan tekanan dan permukaan ketumpatan sejajar di atmosfera, membolehkan angin berskala besar mengawal pusaran kecil dan sel ribut secara langsung. Apabila aliran berskala besar menjadi sangat dominan, ia bertindak seperti pengawal pada enjin, mengehadkan perkembangan gangguan yang lebih kecil. Dalam konteks monsun India, ini bermakna perubahan aliran jet bukan sekadar mengalihkan ribut sedikit ke arah barat laut. Sebaliknya, ia secara aktif menyekat pembentukan sistem pembawa hujan di kawasan dataran. Inilah pengagihan semula hujan yang direkodkan oleh satelit dan stesen darat sejak akhir 1990-an.

Mekanisme ini juga membantu menjelaskan mengapa rantau latitud pertengahan di seluruh dunia mengalami lebih banyak kegiatan ribut sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Apabila peredaran atmosfera berskala besar berubah, kesannya bukan terhadap satu rantau sahaja. Corak cuaca di seluruh hemisfera turut disusun semula. Hasil kajian ini menyerlahkan kepentingan menghubungkan proses dari bahagian dunia yang berjauhan ketika membina model iklim, tulis para penulis.

Akibat Ramalan yang Meleset

Kegagalan model iklim standard mengesan perubahan monsun bukan sekadar masalah akademik. Kesannya nyata kepada petani, pengurus air dan pembuat dasar di seluruh Asia Selatan. Jika model tidak dapat menghasilkan semula perubahan yang sudah berlaku, unjuran masa depannya menjadi panduan yang tidak boleh diharap untuk perancangan prasarana, pemilihan tanaman dan persediaan menghadapi bencana. Ramalan monsun yang tidak tepat boleh melambatkan bantuan makanan kecemasan, mengganggu jadual penanaman dan meningkatkan kerugian insurans di seluruh rantau ini. Jurang antara hujan yang dimodelkan dengan yang diperhatikan juga menghakis kepercayaan orang ramai terhadap amaran iklim apabila ramalan tidak sepadan dengan pengalaman sebenar mereka.

Projek Perbandingan Model Berpasangan Fasa 6, atau CMIP6, menjadi asas kepada kebanyakan unjuran iklim global yang digunakan oleh Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim. Namun, simulasi canggih ini pun sukar memadankan trend hujan India yang diperhatikan. Ketidakpadanan itu menunjukkan bahawa model bukan sekadar kehilangan satu pemboleh ubah, tetapi tidak merangkumi rangkaian interaksi yang menghubungkan kehilangan ais Artik dengan hujan tropika. Kajian Mahendra mengetengahkan kekurangan asas ini. Banyak model berpasangan tidak menggambarkan perubahan suhu Atlantik atau telehubungan yang mengaitkan perubahan itu dengan corak cuaca di seluruh Asia secara memadai.

Telehubungan merujuk kepada cara keadaan atmosfera dan lautan di satu bahagian dunia mempengaruhi cuaca di bahagian lain, lazimnya melalui corak gelombang planet dan perubahan jalur angin. Tompok sejuk itu mempengaruhi India melalui hubungan jarak jauh seperti ini. Dengan tidak memasukkan tompok itu dalam simulasi, atau dengan menggambarkan keamatannya secara tidak tepat, model pada dasarnya membutakan diri terhadap pemacu utama kebolehubahan monsun. Penambahbaikan ramalan ini memerlukan pembangun model menghubungkan proses dari bahagian dunia yang berjauhan dengan lebih teliti. Penulis makalah AGU Advances menegaskan bahawa ramalan monsun yang tepat bergantung pada keupayaan menggambarkan keseluruhan rangkaian peristiwa dengan betul, daripada air cair Greenland kepada penyejukan Atlantik hingga peralihan aliran jet di atas Himalaya.

Risiko Global Jauh Melangkaui Subbenua

Walaupun perubahan monsun India merupakan antara contoh paling ketara pengaruh tompok sejuk itu, kelembapan AMOC yang mendasarinya mengancam untuk mencetuskan gangguan iklim di hampir setiap benua. Rekod paleoklimat menunjukkan bahawa AMOC pernah menjadi lemah atau terhenti sebelum ini, khususnya kira-kira 12,000 tahun lalu pada penghujung zaman ais terakhir. Peristiwa itu, yang dicetuskan oleh kemasukan air tawar dalam jumlah besar, menyebabkan Eropah kembali mengalami keadaan hampir glasier dan mengakibatkan perubahan ketara pada hujan tropika. Walaupun keadaan semasa berbeza dari segi punca dan kadar perubahan, persamaan sejarah itu menunjukkan betapa sensitifnya corak iklim global terhadap kekuatan peredaran Atlantik.

Di Eropah hari ini, AMOC yang lebih lemah bermakna kurang haba tropika sampai ke kawasan utara jauh. Robert Marsh, profesor oseanografi di Universiti Southampton, memberi amaran bahawa masyarakat akan sukar menyesuaikan diri dengan kadar perubahan pantas yang diramalkan para penyelidik sepanjang abad akan datang. Arus yang lebih lemah boleh membawa kesejukan musim sejuk yang teruk ke beberapa bahagian Eropah, sambil meningkatkan kenaikan paras laut di sepanjang pesisir timur Amerika Utara. Di kawasan tropika, perubahan AMOC boleh memburukkan kemarau di sekitar khatulistiwa dengan mengubah pengagihan hujan di seluruh lembangan Atlantik. Sesetengah penyelidik bimbang perubahan Lautan Selatan boleh menambah buruk gangguan ini dengan melepaskan karbon tersimpan ke atmosfera.

Analisis 2025 yang diketuai Valentin Portmann di Universiti Bordeaux mendapati bahawa apabila model iklim dihadkan menggunakan data suhu dan kemasinan Atlantik dari dunia sebenar, model itu mengunjurkan AMOC akan menjadi 50 peratus lebih lemah menjelang 2100, jauh lebih ketara berbanding anggaran terdahulu IPCC. Menurut Rahmstorf, kemerosotan sedemikian berkemungkinan besar akan membawa sistem itu melepasi titik peralihannya. Walaupun tanpa keruntuhan sepenuhnya, kelembapan separa membawa risiko yang menyentuh keselamatan makanan global, prasarana pesisir dan bekalan air tawar. Tompok sejuk itu bukan sekadar keanehan setempat. Ia ialah isyarat amaran yang terpampang pada suhu lautan.

Menambah Baik Ramalan Sebelum Sistem Melepasi Titik Peralihan

Para saintis bersetuju bahawa pengurangan ketidakpastian dalam unjuran iklim memerlukan gambaran hubungan antara lautan dengan atmosfera yang lebih baik. Penyelidikan Penn State yang menunjukkan maklum balas atmosfera menguatkan tompok sejuk menambah satu lagi lapisan kerumitan yang perlu digambarkan oleh model. Pada masa yang sama, rangkaian pemerhatian di Atlantik Utara memerlukan pembiayaan berterusan supaya penyelidik dapat menjejaki perubahan AMOC dalam masa nyata. Pengukuran langsung daripada susunan boya berlabuh hanya bermula pada 2004, maka para saintis mempunyai data aliran kukuh selama dua dekad sahaja.

Pembuat dasar berdepan dua tugas serentak. Mereka perlu melabur dalam strategi penyesuaian yang mengambil kira perubahan monsun yang sedang berlaku, daripada tanaman tahan kemarau di Dataran Gangga hingga pengurusan banjir di India barat laut. Prasarana penyimpanan air, program insurans tanaman dan sistem amaran awal semuanya memerlukan ramalan bermusim yang boleh diharap. Jika model terus gagal mengambil kira pengaruh Atlantik, kerajaan mungkin tidak membuat persediaan secukupnya untuk menghadapi banjir di barat laut atau gagal menyalurkan bantuan kemarau di kawasan dataran. Pengintegrasian tompok sejuk itu ke dalam ramalan operasi boleh menutup jurang ini dan memberi masyarakat masa yang diperlukan untuk melindungi nyawa serta mata pencarian.

Pada masa yang sama, para pemimpin mesti menganggap kelembapan AMOC sebagai risiko global yang menuntut pengurangan pelepasan gas rumah hijau secara agresif. Air tawar yang mengalir ke Atlantik Utara daripada ais yang mencair ialah kesan langsung pemanasan akibat kegiatan manusia. Setiap pecahan darjah penting. Neil Fraser, ahli oseanografi fizikal di Persatuan Sains Marin Scotland, mengakui bahawa walaupun masa sebenar keruntuhan masih tidak pasti, risiko itu sahaja sudah cukup untuk menuntut tindakan segera.

Walaupun tanpa keruntuhan, kelemahan AMOC boleh membawa kesan iklim yang serius.

Mesej daripada pelbagai pasukan penyelidik adalah konsisten. Tompok sejuk itu bukan gangguan terpencil. Ia ialah gejala sistem peredaran planet yang sedang tertekan, dan kesannya kini mula kelihatan di langit India.

Perkara yang Perlu Diketahui

• Monsun India telah berubah sepanjang 25 tahun lalu, membawa hujan lebih lebat ke India barat laut sambil meningkatkan risiko kemarau di Dataran Gangga.
• Tompok air sejuk di selatan Greenland, yang dikaitkan dengan kelembapan Peredaran Pembalikan Meridional Atlantik, kelihatan menjadi pemacu utama perubahan ini.
• Apabila dimasukkan ke dalam model iklim, tompok sejuk itu mengubah aliran jet dan mencetuskan mekanisme pengawal barotropik yang mengalihkan lembapan ke arah India barat laut.
• AMOC berada pada tahap paling lemah sekurang-kurangnya dalam tempoh 1,000 tahun, dan beberapa kajian memberi amaran bahawa ia mungkin menghampiri titik peralihan dalam beberapa dekad.
• Penambahbaikan ramalan monsun memerlukan model yang menggambarkan dengan lebih baik hubungan jarak jauh antara Atlantik Utara dengan Asia Selatan.