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海洋环流系统正在变得越来越不稳定 气候灾难要降临?
2022-09-13

来源:原来

《后天》是一部很多人都观看过的灾难电影。影片描述了在地球上发生的一系列极端天气事件,龙卷风、海啸、地震在全球肆虐,地球最终再次进入冰期的故事。在这则故事中,它的科学背景设定为由于温室效应的影响,北半球出现了大量的冰川融化,造成了北大西洋环流中断,进而导致了灾难性的局面。最近,一项由德国科学家Niklas Boers所发表的新研究再次呼应了影片中的场景,向人类发出了一个重大的预警信号。

Boers发现,在过去的一个世纪里,由于融化的冰川流入海洋中,使得地球上的一个主要的海洋环流系统正在变得越来越不稳定,这个系统便是大西洋经向翻转环流(AMOC),这种稳定性的丧失可能会对气候造成严重的影响,带来人类难以承受的灾难性后果。Boers将他的分析结果详细发表在了近期的《自然-气候变化》杂志上。

AMOC是一个巨大的洋流系统,它是地球上最关键的环流系统之一。这个系统横跨大西洋,是墨西哥湾流的源头,它能够将热带的暖水团从海洋表面向北输送,将冷水团从海洋底部向南输送。这样一个能够重新分配热量的洋流不仅与欧洲相对温和的气温息息相关,而且还影响着世界各地的天气系统。如果这样一个洋流系统崩溃,将可能产生不可估量的严重后果。比如欧洲很可能出现大幅度的降温,热带季风系统收到严重干扰等等。

一直以来,气候学家从一些计算机模拟结果,以及一些地球过去的气候数据中得知,AMOC除了目前达到的强模式外,还可以展示出另外一种较弱的运作模式。能在两种模式下维持稳定意味着,理论上说,AMOC是可以在这两种环流模式之间发生突然地变换的。

在新的研究之前,已经有研究表明AMOC目前的强度正处于1000多年来的最弱状态。然而,到目前为止,科学家们尚不清楚的是,观察到的这种减弱是否对应于环流状态的一种平均变化,或者说这是否意味着这种减弱与环流系统的动力学稳定性的丧失有关?这二者之间的差异是至关重要的,因为动力学稳定性的丧失意味着AMOC已经接近某个临界阈值,一旦超过这个临界点,就可能发生实质性的、可能不可逆转的弱模式转变。

由于缺乏对AMOC强度的长期观测数据,这仍然是一个悬而未决的问题。直到现在。

AMOC会在大西洋的海表温度和盐度模式中留下清晰的“指纹”,Boers通过分析海洋表面温度和盐度数据,对8个独立的AMOC指数进行了详细的评估。他的研究结果表明,AMOC正在逐渐减弱,且这种减弱确实与稳定性的丧失有关。更具体地说,在上个世纪的过程中,AMOC的下降不仅仅是温度上升的波动或对温度上升产生的线性响应,而是可能已经从相对稳定的情况演变到了一个接近临界点的状态。

那么这种转变是由什么因素导致的呢?过去的大多数证据表明,AMOC在近期的减弱是由北大西洋变暖直接造成的。但Boers指出,直接的变暖并不太可能导致这种突然的转变,他认为除了全球变暖,AMOC更有可能是由于冰盖的融化,使得大量淡水流入海中造成的。

淡水流入海中的现象可能受到许多因素的影响,比如格陵兰冰盖融化带来的淡水流入、海冰融化、降水增加和河流径流等等。这些淡水不仅能够导致海平面上升,还能够对洋流产生影响。由于淡水比盐水轻,它能影响海水从深处下沉和上升的方式。这些因素增加了大西洋变暖对其环流的直接影响。

这是一项意义重大的结果,它为AMOC崩溃发出了重要的早期预警信号。现有的证据已经表明,我们正接近AMOC的关键临界点,这再次突显了温室气体的持续排放对地球气候系统造成了很大的干扰。

Boers表示这一结果令他惊讶,他说:“我没有想到,在上个世纪在海中注入的过量淡水,会在翻转环流中产生这样的反应。我们迫切需要将我们的模型与现有的观测证据进行协调,以此来评估我们距离AMOC的临界阈值究竟还有多远。”

研究人员表示,虽然还需要对能够对AMOC产生影响的不同因素展开进一步分析研究,但可以肯定的是,这些因素都与人为造成的气候变化有关。而且在这种转变中,南半球也可能受到影响,在南极大陆周围也有类似的翻转环流,随着陆冰的融化,这些环流可能再次在全球变暖的情况下崩溃——而且已经有证据表明,这种情况已经在发生。