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大西洋洋流“千年來(lái)最弱”，影響幾何？| 世界地球日

2022/04/22
導(dǎo)讀
    4.22
知識(shí)分子The Intellectual

IPCC AR6將大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的崩潰列為小概率、高影響事件 | 圖源：pixabay.com

導(dǎo)  讀


今天（4月22日）是第53個(gè)世界地球日，主題是“珍愛(ài)地球，人與自然和諧共生”，活動(dòng)發(fā)起者旨在通過(guò)本紀(jì)念日，喚起全世界人類愛(ài)護(hù)地球、保護(hù)家園的意識(shí)。

2004年上映的著名科幻災(zāi)難片《后天》講述過(guò)這樣一個(gè)故事：由于全球變暖，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然崩潰，臨近北大西洋中高緯的歐洲和北美地區(qū)被冰河包圍，全球也即將陷入第二次冰河紀(jì)。這一幕，未來(lái)真的有可能重演嗎？

本文將從科學(xué)家們對(duì)大西洋洋流系統(tǒng)近些年的監(jiān)測(cè)情況講起，探討這一問(wèn)題。


撰文 | 唐顥蘇

責(zé)編 | 馮灝

 

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在英國(guó)倫敦，近30年冬季一月的平均氣溫一般在2至7°C，與之相較，處于同一緯度的中國(guó)黑龍江漠河，一月的均溫則低至零下36至零下20°C。造成這種東西緯向差異的一個(gè)重要原因，正是由于冬季北大西洋暖流持續(xù)不斷地向西歐輸送暖濕空氣。

 

圖1 1948至2010年去除東西緯向平均后的冬季（12月至次年2月）平均地表溫度，紅色表示偏暖，顏色越紅，偏暖越多，藍(lán)色則相反。北大西洋暖流對(duì)西歐冬季增暖起到重要作用，此外西歐增暖也受到中緯度西風(fēng)帶的影響，因此冬季北半球大陸的西部總是會(huì)比東部暖 | 圖源[1]

不僅是西歐，冬季北大西洋暖流也可以調(diào)控萬(wàn)里之遙、遠(yuǎn)在中國(guó)的天氣氣候系統(tǒng)——北大西洋暖流帶來(lái)的暖濕空氣經(jīng)由北大西洋深入北極地區(qū)，將原本盤(pán)旋于該地的北極渦旋等冷氣團(tuán)驅(qū)趕至西伯利亞、蒙古高原等地區(qū)，進(jìn)而加強(qiáng)西伯利亞高壓，最終加劇冬季中國(guó)北方極端冷暖事件的發(fā)生 [2]。

 

近期有多項(xiàng)研究 [3-5] 指出，大西洋洋流系統(tǒng)正處于近千年來(lái)的最弱狀態(tài)，這種減弱可能意味著該系統(tǒng)正在失去穩(wěn)定性 [6]。

 

大西洋洋流系統(tǒng)的潛在崩潰，可能在全球范圍內(nèi)引發(fā)嚴(yán)重后果 [7]。

 

首當(dāng)其沖的便是西歐與北美地區(qū)的劇烈降溫、大西洋海平面上升。隨后，可能在全球引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，甚至中斷當(dāng)前的全球變暖，使得整個(gè)北半球中高緯度地區(qū)陷入數(shù)百乃至數(shù)千年的低溫冰川期。

 

圖2 2015年1月至10月的地表溫度異常，紅色（藍(lán)色）陰影表示相比往年平均更熱（更冷）。全球都在增暖，只有北大西洋格陵蘭島南部地區(qū)在變冷，該現(xiàn)象被稱為“北大西洋冷斑”，可能是由大西洋洋流系統(tǒng)減弱所致 | 圖源：英國(guó)氣象局哈德萊中心

 

全球氣候系統(tǒng)的 “阿喀琉斯之踵”

全球大洋環(huán)流主要可以分為兩類：風(fēng)生環(huán)流與熱鹽環(huán)流。

 

風(fēng)生環(huán)流由海表的風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，可以影響到深至海表400米以下海水的流動(dòng)。

 

而由密度梯度驅(qū)動(dòng)的深層環(huán)流被稱為熱鹽環(huán)流，海水的密度由溫度和鹽度決定，溫度越低、鹽度越大，則密度越大。進(jìn)一步的，海水密度差會(huì)引起全球尺度的深海流動(dòng)，如海表低溫高鹽的水團(tuán)會(huì)因?yàn)槊芏却蠖鲁?[8]。因此，熱鹽環(huán)流也被稱作大洋環(huán)流傳輸帶（The Great Ocean Conveyor）[9]，它控制著全球大洋約90%的水體，是調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶。

 

圖3 大洋環(huán)流傳輸帶示意圖。全球各大洋相互間互有流通，其流通路徑就像是一條貫通大洋的“傳送帶” | 圖源：美國(guó)航空航天局，本文作者翻譯

 

大西洋洋流系統(tǒng)是大洋環(huán)流傳輸帶的重要組成部分，它更加學(xué)術(shù)的名稱是“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”（Atlantic Meridional Overturning Circulation，AMOC），名稱中的 “經(jīng)向” 即南北方向。北大西洋暖流在向北流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)逐漸向大氣釋放熱量與水汽，自身則會(huì)變成低溫高鹽的水體。海水因?yàn)槊芏仍龃?/span>（變重）在北大西洋北部地區(qū)下沉，形成北大西洋深層水。該水體在中深層海洋折返向南運(yùn)動(dòng)，越過(guò)赤道在南半球海域上升，最終匯入北大西洋暖流形成閉環(huán) [10]。

 

大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的表層海水向北流動(dòng)，會(huì)將赤道的熱量輸送到北大西洋中高緯；這一過(guò)程就像全球氣候系統(tǒng)的“阿喀琉斯之踵”，一旦減弱甚至崩潰，輸送到北大西洋中高緯的熱量變少，最先變冷的是離其最近的西歐和北美地區(qū)，隨后整個(gè)北半球也會(huì)一起變冷，牽一發(fā)而動(dòng)全身，“環(huán)球同此涼熱”。

 

圖4 全球海洋能量傳輸。橫坐標(biāo)正值表示能量向北半球輸送，負(fù)值表示向南半球輸送，縱坐標(biāo)為緯度。藍(lán)色線段表示全球海洋整體能量傳輸，紫色、紅色和綠色線段分別表示大西洋、太平洋和印度洋的貢獻(xiàn)。由于大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的存在，大西洋洋盆自南向北能量輸送總是向北半球。作為對(duì)比，全世界人口一年消耗的能量約為0.015 PW，約為全球海洋能量輸送的1% | 圖源[11]

 

由于大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在全球能量傳輸中的重要作用，它也被氣候科學(xué)家們列為影響世界的九大關(guān)鍵氣候 “臨界點(diǎn)”（tipping point）之一。

 

圖5 影響地球氣候系統(tǒng)的九大關(guān)鍵臨界點(diǎn)，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流為圖中C點(diǎn)所示 | 圖源[12]

 

所謂氣候 “臨界點(diǎn)”，即一旦越過(guò)該點(diǎn)，就可能會(huì)發(fā)生重大且無(wú)法逆轉(zhuǎn)的氣候變化。正如同一葉漂浮在水面上的扁舟，剛開(kāi)始傾斜進(jìn)水時(shí)，尚能保持平衡；但當(dāng)傾斜達(dá)到一定程度時(shí)，小舟就會(huì)傾覆——造成這一不可逆后果的傾斜角就是 “臨界點(diǎn)”。

 

圖6 臨界點(diǎn)的崩潰就像積木游戲，你不知道抽出來(lái)的哪一塊積木會(huì)成為“壓死駱駝的最后一根稻草” | 圖源：《綠色沖刺》

 

人類的“后天”


如果大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然越過(guò)氣候“臨界點(diǎn)”，世界又將會(huì)是怎樣一幅景象呢？

 

著名科幻災(zāi)難片《后天》講述的就是這樣一個(gè)故事：由于全球變暖，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然崩潰，臨近北大西洋中高緯的歐洲和北美地區(qū)被冰河包圍，全球也即將陷入第二次冰河紀(jì)。

 

圖7 由于大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然崩潰，紐約一夜冰封，自由女神像手上的火炬變成冰棍 | 圖源：電影《后天》

 

誠(chéng)然，電影情節(jié)有諸多夸大，片中冰河世紀(jì)一夜而至的情節(jié)也絕無(wú)可能在當(dāng)今現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生。然而，在地質(zhì)歷史時(shí)期，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的變化確實(shí)曾引起《后天》場(chǎng)景般的環(huán)境巨變。

 

距今約1.2萬(wàn)年前，地球正處于暖期，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然減弱，大洋環(huán)流傳輸帶關(guān)閉，全球增暖中斷，氣溫陡降。整個(gè)事件持續(xù)了約1200年，期間全球平均氣溫整體下降了約6℃。這次全球性的突然變冷事件被后人稱為 “新仙女木事件”（Younger Dryas Event）。


圖8 原本只能在極地生長(zhǎng)的“仙女木”花，在本次全球性的突然變冷事件中在歐洲大陸上競(jìng)相開(kāi)放，說(shuō)明在該時(shí)段歐洲也曾經(jīng)像北極一樣寒冷，該事件也因此被稱為“新仙女木事件”|圖源：美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局

圖9 猛犸象復(fù)原圖，氣候變冷常與大型哺乳動(dòng)物滅絕相聯(lián)系 | 圖源：《科學(xué)》封面

 

運(yùn)用氣候模式，在超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)值模擬試驗(yàn)，當(dāng)代氣候科學(xué)家詳細(xì)分析了這一距今1.2萬(wàn)年前的 “全球變暖背景下的突發(fā)性變冷”。

 

主流觀點(diǎn)（冰蓋融化說(shuō)，另一派為彗星撞擊說(shuō)）認(rèn)為，由于全球變暖，當(dāng)時(shí)北半球高緯冰層（如北美大陸勞倫泰德冰蓋）大量融化，導(dǎo)致大量淡水注入北大西洋；又由于淡水密度小于海水，很難沉入海底，海洋垂直層結(jié)加大，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流位于北大西洋的高緯下沉支減弱，進(jìn)一步帶動(dòng)整個(gè)大洋環(huán)流傳輸帶的減弱，赤道地區(qū)溫暖的海水不再向北輸送，最終引起全球變冷—— “新仙女木事件” [13]。

 

圖10 氣候模式模擬的“新仙女木事件”期間全球年平均降水變化（相較于其之前的暖期），綠色表示變濕，棕色表示變干?！靶孪膳臼录逼陂g北半球劇烈變冷，進(jìn)一步引起整體降雨減少| 圖源：文獻(xiàn)[14]

 

此外，當(dāng)時(shí)全球變暖背景下北極增暖相較全球其他區(qū)域更快，導(dǎo)致極地與熱帶間的溫差減小，進(jìn)一步引起北半球中高緯高空西風(fēng)急流的減弱，可能加劇了 “新仙女木事件” 期間西歐與北美東部氣溫的驟降。

 

圖11 全球平均溫升1.5°C、2°C和4°C模擬情景下，全球各地溫升幅度，紅色越深，增暖越強(qiáng)，北極溫升顯著快于全球其他地區(qū)，這也被稱為 “北極放大效應(yīng)” | 圖源[14]


不確定的現(xiàn)在


大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流橫跨了整個(gè)大西洋，因此，直接觀測(cè)極具挑戰(zhàn)性，大部分關(guān)于它的研究也主要依賴氣候模式模擬或使用代用資料。為此，2004年4月以來(lái)，氣候科學(xué)家們?cè)诖笪餮?6°N斷面展開(kāi)連續(xù)觀測(cè)，即RAPID項(xiàng)目（Rapid Climate Change Programme）。結(jié)果顯示，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)基本呈現(xiàn)減緩趨勢(shì)。

 

然而，我們并不能據(jù)此判斷——是人類活動(dòng)引起的全球變暖造成了這種變化，因?yàn)橹苯佑^測(cè)到的減弱也受到環(huán)流系統(tǒng)自身變率的影響。正是因?yàn)榉N種不確定性，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在20世紀(jì)發(fā)生改變” 這一結(jié)論被聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）第六次評(píng)估報(bào)告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》列為 “低信度”。

 

圖12 大西洋26°N處的RAPID觀測(cè)陣列的組成示意圖 | 圖源[15]

 

圖13 除了RAPID觀測(cè)陣列，還有另一套位于北大西洋副極地的國(guó)際觀測(cè)系統(tǒng)，被稱為OSNAP（Overturning in the Subpolar North Atlantic Program）觀測(cè)項(xiàng)目（圖中紅線所示）| 圖源[16]

 

也有研究認(rèn)為，在當(dāng)前氣候背景下，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的減弱并非會(huì)引起全球變冷，反而更有可能加劇全球變暖 [17]。

 

該研究認(rèn)為，當(dāng)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流較強(qiáng)時(shí)，會(huì)向北大西洋高緯地區(qū)輸送更多低溫高鹽的海水，隨后的局地下沉?xí)⒏嗟乇砩先藶楫a(chǎn)生的熱量帶入深海，這一過(guò)程會(huì)減弱地表人為造成的變暖，充當(dāng)起全球變暖的 “緩沖器”。而在大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流較弱時(shí)，進(jìn)入深海的熱量就會(huì)變少，更多的熱量會(huì)停留在海洋表面，加熱大氣，使其溫度迅速上升，從而加劇全球變暖。

 

圖14 1945至2017年大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流強(qiáng)度變化經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：1945年至70年代中期的強(qiáng)盛期，70年代中期至90年代末的衰弱期，以及90年代末至10年代中期的另一個(gè)強(qiáng)盛期。這三個(gè)階段與全球變暖的加速和停滯時(shí)期相吻合，表明大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流可能也在抑制或增強(qiáng)全球變暖 | 圖源[17]

 

然而，受限于代用資料數(shù)據(jù)來(lái)源可靠性等問(wèn)題，這一猜想仍然飽受爭(zhēng)議 [18]。未來(lái)，氣候科學(xué)家們需要通過(guò)更長(zhǎng)時(shí)間尺度的直接觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定內(nèi)部變率、自然強(qiáng)迫和人為強(qiáng)迫對(duì)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流變化的相對(duì)貢獻(xiàn)。

 

確定的未來(lái)


盡管大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的相關(guān)研究目前尚存巨大的不確定性，但有一個(gè)結(jié)論是肯定的——若溫室氣體排放持續(xù)增加，則該系統(tǒng)在未來(lái)將會(huì)減弱。

 

在氣候模式預(yù)測(cè)的所有未來(lái)排放情景下，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在本世紀(jì)都將減弱，這一結(jié)論被IPCC第六次評(píng)估報(bào)告列為 “高信度”，意味著所有的氣候模擬試驗(yàn)結(jié)果高度一致。

 

具體而言，與1850至1900年相比，假設(shè)全球溫升穩(wěn)定在1.5 ℃、2.0 ℃和3.0 ℃，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流將在幾十年內(nèi)減弱15%、20%和30% [14]，而氣候系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了這種局地海洋環(huán)流的減弱可能帶來(lái)全球大范圍的氣候異常。

 

圖15 氣候模式模擬的大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流在未來(lái)不同增暖情景下的強(qiáng)度變化，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為強(qiáng)度，黑線和灰線代表歷史時(shí)期模擬，彩色線代表不同的未來(lái)情景下的模擬 | 圖源[14]

 

盡管該系統(tǒng)會(huì)減弱，但在未來(lái)百年內(nèi)不太可能發(fā)生突然的崩潰（中等信度）。但另一方面，這種崩潰一旦發(fā)生，將非?？赡軐?dǎo)致區(qū)域天氣型和水循環(huán)的突然轉(zhuǎn)變，例如熱帶雨帶南移、非洲和亞洲季風(fēng)減弱等。因此，IPCC第六次評(píng)估報(bào)告將大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的崩潰列為小概率、高影響事件（黑天鵝事件）。

 

圖16 當(dāng)前和未來(lái)溫升背景下大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流對(duì)比，左圖展示的是當(dāng)前氣候狀況，右圖展示的是未來(lái)全球變暖背景下減弱的大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流 | 圖源[14]

 

即便大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流未來(lái)減弱至崩潰，地球依然可以達(dá)到新的氣候平衡態(tài)。但人類是否可以再次去適應(yīng)，我們不得而知。

 

“后天” 也許離我們并不遙遠(yuǎn)，我們需要對(duì)當(dāng)前的全球變暖引起足夠重視，并付諸行動(dòng)，通過(guò)減少溫室氣體排放，減緩這種變化。畢竟，地球是不需要人類拯救的，人類要拯救的是自己。 

 

注：“大洋環(huán)流傳輸帶” 理論提出者華萊士·布勒克（Wallace Broecker）于2019年去世，他是 “全球變暖”（Global Warming）這一術(shù)語(yǔ)最早的一批提出者[19]，也被公認(rèn)為最偉大的地球科學(xué)家之一。


致  謝

感謝中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員周天軍為本文提供學(xué)術(shù)指導(dǎo)。

 
參考文獻(xiàn)：
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1. Buchan J (2017) Impacts of oceanic re-emergence on North Atlantic winter climate. University of Southampton, Doctoral Thesis.

2. Zuo Z, Li M, An N, Xiao D. 2022. Variations of widespread extreme cold and warm days in winter over China and their possible causes. Science China Earth Sciences, 65(2): 337–350,

3. Caesar, L., McCarthy, G.D., Thornalley, D.J.R. et al. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last millennium. Nat. Geosci. 14, 118–120 (2021).

4. Piecuch, C. G. (2020). Likely weakening of the Florida current during the past century revealed by sea-level observations. Nature Communications, 11(3973), 1–13.

5. Zhu, C., & Liu, Z. (2020). Weakening Atlantic overturning circulation causes South Atlantic salinity pile-up. Nature Climate Change, 10, 998–1003.

6. Boers, N. (2021). Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nature Climate Change, 11(8), 680–688.

7. Caesar, L., Rahmstorf, S., Robinson, A. et al. Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. Nature 556, 191–196 (2018).

8. Rahmstorf, S. Thermohaline circulation: The current climate. Nature 421, 699 (2003).

9. Broecker, W. S., 1991: The Great Ocean Conveyor. Oceanography, 4, 79–89.

10. Jackson, L.C., Biastoch, A., Buckley, M.W. et al. The evolution of the North Atlantic Meridional Overturning Circulation since 1980. Nat Rev Earth Environ (2022).

11. Trenberth, K. E., and J. T. Fasullo, 2017: Atlantic meridional heat transports computed from balancing Earth’s energy locally. Geophys. Res. Lett., 44, 1919–1927.

12. Lenton, T. M., et al., 2019, Climate tipping points — too risky to bet against: Nature, v. 575, p. 592-595.

13. Renssen H, Mairesse A, Goosse H et al (2015) Multiple causes of the younger Dryas cold period. Nat Geosci 8:946–949

14. IPCC. (2021). Climate change 2021: The physical science basis. Contribution of Working Group I to the sixth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, … B. Zhou, Eds.). Cambridge University Press. In Press.

15. Srokosz MA, Bryden HL (2015) Observing the Atlantic Meridional Overturning Circulation yields a decade of inevitable surprises. Science 348:1–5.

16. Lozier, M. S., Li, F., Bacon, S., Bahr, F., Bower, A. S., Cunningham, S. A., et al. (2019). A sea change in our view of overturning in the subpolar North Atlantic. Science, 363, 516– 521.

17. Chen, X., Tung, KK. Global surface warming enhanced by weak Atlantic overturning circulation. Nature 559, 387–391 (2018).

18. Caesar, L., Rahmstorf, S. & Feulner, G. On the relationship between Atlantic meridional overturning circulation slowdown and global surface warming. Environ. Res. Lett. 15, 24003 (2020).

19. https://www.aaas.org/interview-father-global-warming


制版編輯 | 姜絲鴨


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