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新研究发现,对气候至关重要的一个环流可能即将崩溃

根据一项对 150 年气温数据的新分析,大西洋脆弱的环流系统变得越来越慢,复原能力越来越差,对气候系统至关重要的这个要素,有可能在未来几十年内崩溃,据华盛顿邮报。

R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP., CC BY 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons

科学家们一直认为大西洋经向翻转环流(AMOC),是地球上最脆弱的 “临界要素 “之一–这意味着系统可能会发生不可逆转的突变,给全球其他地区带来严重后果。

大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)是全球海洋环流的重要组成部分,是一个涉及大西洋南北向水平流动和深浅水垂直交换的巨大的海洋环流系统。AMOC对全球气候,尤其是北半球的气候,起着重要的调节作用。它有助于运送大量的热量,尤其是从赤道地区向北方的高纬度地区。

AMOC的运行机制主要包括表面海洋环流和深海海洋环流两个部分。在北大西洋,温暖的表层海水由赤道地区向北流动,带着热量。当这些水到达高纬度地区,比如格陵兰附近,由于海水温度降低和盐度增大(冰冻会让盐分浓度增大),其密度增加,使得这部分海水下沉到深海,形成深海海洋环流。

在深海中,这些冷水向南流动,穿越赤道,一直到南大西洋,然后通过中海洋层面上升到表面。然后,这些水再次被加热,流向北方,形成一个大循环。

AMOC的变化可能会对气候产生重大影响。例如,如果AMOC减弱或崩溃,北半球可能会显著变冷。这是因为,温暖的表层海水无法像过去那样有效地将热量从赤道地区运送到北方的高纬度地区。因此,AMOC的变化和稳定性是气候科学研究的重要课题。

在地球目前的气候条件下,这条水生传送带将温暖的咸水从热带地区输送到北大西洋,然后将较冷的海水沿洋底送回南方。但是,随着全球气温升高,北极冰层融化,随之而来的大量冷淡水涌入,给这一系统带来了麻烦,甚至可能使其完全瘫痪。

周二发表在《自然-通讯》杂志上的研究表明,持续变暖将在本世纪中叶左右,将北极海洋环流推到 “临界点”。

这种转变就像关掉电灯开关一样突然,而且不可逆转,可能导致大西洋两岸的天气发生剧烈变化。

哥本哈根大学气候物理学家、新研究的第一作者彼得·迪特勒夫森说:”这真是一个令人担忧的结果。这确实表明,我们需要对温室气体排放狠踩一脚刹车。”

迪特勒夫森的分析与联合国政府间气候变化专门委员会的最新报告相左,后者参考了多个气候模型,以 “中等置信度 “得出结论,认为本世纪 AMOC 不会完全崩溃。

其他研究 AMOC 的专家也提醒说,由于新的研究并没有对整个海洋系统进行新的观测,而是根据大西洋有限区域的过去数据对未来进行推断,因此应谨慎对待其结论。

德国波茨坦气候影响研究所的科学家尼克拉斯·布尔斯说:”即使考虑到所有的不确定性,AMOC 在上个世纪失去稳定性这一定性陈述仍然是正确的。但不确定性太高,无法可靠地估计 AMOC 倾覆的时间。”

越来越多的证据表明,这一至关重要的海洋系统正处于危险之中。

自 2004 年以来,海洋浮标网络的观测结果显示 AMOC 正在减弱,尽管数据集的时间范围有限,很难确定其趋势。科学家们还分析了洋流强度的多个 “替代 “指标,包括海底的微观生物和微小沉积物,结果显示这个系统正处于1000多年来最弱的状态。

为了进行分析,迪特勒夫森和他的妹妹,也是同事苏珊娜·迪特勒夫森研究了可追溯到 1870 年的海面温度记录。他们发现,近年来,大西洋最北部水域的温度波动较大,恢复正常的时间也较长。

科学家们说,这是AMOC变得极不稳定的 “预警信号”,就像积木塔开始倒塌前越来越剧烈的摇摆一样。

苏珊娜·迪特勒夫森(Susanne Ditlevsen)是哥本哈根大学统计学家,她建立了一个先进的数学模型,以预测 AMOC 系统还能承受多大的晃动。

研究结果表明,从现在到 2095 年,AMOC 可能随时崩溃,最早可能在 2025 年崩溃。

当然后果并不会像2004年科幻电影《后天》中那样可怕,整个北半球瞬间冻结。但迪特勒夫森说,这可能会导致北欧气温下降,热带地区升温,北美东海岸的风暴也会更加猛烈。

英国国家海洋学中心的海洋学家玛丽莱娜·奥尔特曼斯在一份声明中指出,北大西洋的温度 “只是一个高度复杂的动态系统的一部分”。虽然她本人对海洋物理学的研究支持迪特勒夫森斯的结论,即这一特定区域可能在本世纪达到一个临界点,但她对将这一转变与大西洋环流的全面变化联系起来持谨慎态度。

波茨坦研究所的另一位海洋学家斯特凡·拉姆斯托夫没有参与这项新研究,他说:”在科学领域,单项研究提供的证据总是有限的,但当多种方法得出类似结论时,就必须非常认真地对待。现在的科学证据表明,我们甚至不能排除在未来十年或二十年内已经越过临界点的可能性。”