Ця симуляція будує двобоксову модель Стоммела термохалінної циркуляції: полярний і тропічний бокси океану обмінюються водою залежно від різниці густини, яку задають різниця температур ΔT і різниця солоності ΔS. Густина обчислюється за спрощеним лінійним рівнянням стану, а швидкість перекидання q пропорційна різниці густини та коефіцієнту перемішування γ. Прісноводний потік F (наприклад, від танення льоду) протидіє густинній течії і за певного порогу може вимкнути або обернути циркуляцію, як це підозрюють щодо можливого ослаблення AMOC.
Кругообіг теплої поверхневої води від тропіків до полюсів і холодної глибинної води назад — класична "конвеєрна стрічка" термохалінної циркуляції. Густина рахується як ρ = ρ₀(1 − α·ΔT + β·ΔS), а циркуляція q = γ·Δρ/ρ₀ мінус внесок прісноводного потоку. Кольорові частинки рухаються вздовж контуру циркуляції з швидкістю, пропорційною q, а напис зверху показує режим: активна ТХЦ, реверс або слабка/вимкнена течія.
Збільшуйте різницю температур ΔT і солоності ΔS, щоб зробити полярну воду щільнішою — вона тоне, підсилюючи циркуляцію q (показано в одиницях Свердрупа). Підвищуйте швидкість перемішування γ, щоб пришвидшити відгук системи. Головне — повзунок прісноводного потоку F: збільшуйте його, щоб імітувати танення льодовиків, і спостерігайте, як циркуляція слабшає, а за достатньо великого F — обертається чи зупиняється.
Реальна Атлантична меридіональна перекидна циркуляція (AMOC) переносить близько 1,3 петавата тепла на північ, завдяки чому Західна Європа тепліша, ніж інші регіони на тій же широті. Палеокліматичні дані показують, що приплив талої прісної води під час останнього льодовикового періоду вже спричиняв різке ослаблення чи зупинку цієї циркуляції — саме цей механізм і відтворює повзунок прісноводного потоку в моделі.
Термохалінна циркуляція — це глобальний океанічний "конвеєр", що рухається різницею густини води, яка залежить від температури (термо-) і солоності (-халінна). Холодна, солона вода в полярних регіонах стає щільнішою, тоне і формує глибинні течії, тоді як тепліша поверхнева вода рухається їй на заміну від тропіків. Ця циркуляція переносить величезну кількість тепла по планеті і впливає на клімат багатьох регіонів.
Модель Стоммела (1961) спрощує океан до двох "боксів" — полярного і тропічного, кожен із власною температурою та солоністю. Це найпростіша модель, здатна відтворити ключову властивість реальної циркуляції: за певних умов вона має кілька стійких режимів (сильна циркуляція, слабка або обернена), і система може різко "перемкнутися" між ними, коли параметри перетинають критичний поріг.
Прісна вода менш густа за солону, тому приплив талих льодовикових вод у полярний бокс знижує його солоність і, відповідно, густину. Це послаблює занурення холодної води і сповільнює всю циркуляцію. У симуляції повзунок F напряму віднімається від швидкості циркуляції q — за достатньо великого значення він може не лише зупинити циркуляцію, а й обернути її напрямок.
Свердруп (Св) — стандартна одиниця виміру об'ємної витрати океанічних течій, що дорівнює одному мільйону кубічних метрів води за секунду. Реальна Атлантична меридіональна перекидна циркуляція оцінюється приблизно у 15-20 Св. У симуляції значення q переводиться в Свердрупи (масштабний коефіцієнт застосовується умовно для наочності), щоб показник виглядав як реальні океанографічні дані.
Ні, це навчальна спрощена модель, а не кліматичний прогноз. Реальні океанічні моделі враховують вітри, батиметрію, обертання Землі та сотні інших факторів у тривимірному просторі. Проте двобоксова модель Стоммела чудово ілюструє якісну ідею, яку підтверджують і складніші моделі: термохалінна циркуляція може мати кілька стійких станів і різко змінюватися при перевищенні критичного прісноводного порогу.