科学家们正在密切监测北大西洋的一股关键洋流,以确定海洋温度的上升和冰川融化带来的淡水增加是否正在改变“海洋传送带”——一股在全球气候系统中扮演着重要角色的巨大洋流。

苏珊·洛齐尔这一年很忙。从5月到9月,她的海洋研究团队将在北大西洋进行五次研究巡航,将数十台系泊的仪器拉上来,追踪海面下的洋流。他们获得的数据将是第一个完整的记录北大西洋水域是如何变化的数据集,并且应该有助于解决海洋环流是否存在长期减缓的谜团。“我们有很多人对这些数据非常感兴趣,”Lozier说,他是杜克大学的物理海洋学家。

横跨大西洋中部的一条类似的系泊线,深达3.7英里从加那利群岛到巴哈马群岛,已经发现了海洋大规模环流模式的令人不安的下降。自2004年安装这些系泊装置以来,他们已经看到了大西洋洋流的摆动,并减弱了多达30%,降低了向北欧输送热量的巨大热泵的温度。如果把这一比例调得太低,欧洲将陷入深度寒流。

研究人员多年来一直担心大西洋增长放缓。大西洋是地球洋流传送带的引擎:北大西洋下沉的大量较冷的海水搅动了整个海洋,也带动了南太平洋洋流。佛罗里达大学(University of Florida)的古气候和洋流研究员艾伦·马丁(Ellen Martin)说,“它是全球环流的关键组成部分”。因此,当大西洋变迟钝时,它确实变迟钝了世界范围内的影响全文翻译:整个北半球变冷,印度和亚洲季风地区干涸,北大西洋风暴放大,海洋混合减少导致浮游生物和海洋中的其他生物减少。

一个大西洋洋流系统占了地球热通量的四分之一。

古气候学家发现,在遥远的过去,洋流速度迅速而显著地减缓,使欧洲气温下降了5到10摄氏度(10到20华氏度),并对气候造成了深远的影响。建模者试图预测人为造成的气候变化会如何影响大西洋洋流,以及它的减缓会如何进一步影响全球天气。但多年来对这个问题的深入研究还没有提供多少清晰的答案。

现在,关于最近大西洋的增长放缓是由气候变化引起的,还是仅仅是洋流快速和缓慢循环的一部分的争论正在激烈进行。过去几年和几个月的新研究都支持这两种前景。Lozier和其他人希望,来自北方的新数据可能有助于理清问题。

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2004年,当好莱坞大片《后天》(the Day After Tomorrow)让大西洋洋流成为人们关注的焦点时,研究人员对其对洋流关闭的描述笑了笑。在电影中,世界在短短几天内就进入了一个新的冰河时代,冷锋简直是在追赶人类。但影片核心的灾难是基于现实的。

地球上大量的热量是由单一的洋流系统——大西洋经向翻转环流(AMOC)——移动的多达1 / 4地球的热通量。这个系统是由密度驱动的:冷的或咸的水密度更大,所以潜入海底。结果,今天北大西洋的冷水下沉并向南流动,而墨西哥湾暖流表面的热带暖流则向北流动,使得北欧在其纬度上异常温和。但是如果北方海水太热,或者因为融化的冰太新鲜,那么它们的密度就不会下沉。这导致试图向北流动的水出现了严重的交通堵塞,整个系统也陷入了停顿。

描绘全球海洋环流的插图。在整个大西洋,环流带着温暖的海水(红色箭头)向北靠近海面,带着寒冷的深水(蓝色箭头)向南。

描绘全球海洋环流的插图。在整个大西洋,环流带着温暖的海水(红色箭头)向北靠近海面,带着寒冷的深水(蓝色箭头)向南。图片由美国宇航局/喷气推进实验室提供

这种情况以前也发生过。研究人员已经发现了戏剧性的大西洋经向翻转环流的减速在大约10万到1万年前的最后一次冰川期中,超过50%的冰川活动持续的时间可能只有几十年。的理论这一争论的焦点是,随着冰原变得太大而无法保持稳定,大量的冰山脱落,漂向大海,融化;尽管海水很冷,大量涌入的淡水使海水密度降低,因此堵塞了水流。再往前看大约12万年前的最后一个间冰期,更像是今天的间冰期世界,这就比较棘手了。但是一个研究一些替代性测量显示,在最后一次间冰期可能也出现了快速的减速。

“这似乎是一个相当稳定的系统,直到我们推它的适量,然后我们就处于糟糕的状态,”马丁说。“我觉得你不会想和AMOC玩的。”

过去由政府间气候变化专门委员会审查认为大西洋经向翻转环流非常可能会放缓到本世纪末,在最坏的情况可能高达54%,排放量持续上涨和全球气温上升4度c,但可能放缓这些预测的范围是巨大的,从1%的排放限制开始。

“目前还没有定论。削弱是一种可能,但还没有被证明,”一位科学家说。

如果北大西洋洋流急剧减缓,那么整个北半球就会变冷;电流的完全崩溃甚至可能扭转全球变暖大约20年了。但是洋流无法向北输送的热量会使南半球的部分地区更热。更凉爽的北方并不一定是好消息。如果AMOC关闭,模型显示降雨模式的变化会关闭吗使欧洲的河流干涸北美整个东海岸都可以看到海平面又上升了30英寸逆流使海水堆积在东海岸。188金宝搏亚洲体育搏彩

但为了确定中国海洋石油管理局将做什么,研究人员需要更好地了解它现在在做什么。事实证明这很棘手。

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研究人员面临的问题是,AMOC极其反复无常,年复一年摇摆不定,比迄今为止全球变暖带来的预期变化还要多。就像温度或海平面记录一样,这是一个非常嘈杂的信号,很难看到长期趋势。哥伦比亚大学的古气候学家和海洋学家杰里·麦克马纳斯说:“这与早期发现全球变暖迹象的困难类似。”“现在这个签名很有说服力,但需要一段时间才能看清它。现在AMOC的情况就是这样。”

2004年,为调查这一洋流,在从佛罗里达到加那利群岛的海域部署了第一组系泊装置——即所谓的快速阵列,有十多个系泊装置。他们发现,在过去的十年里,水流从20 sverdrups(即每秒百万立方米的水)下降到15 sverdrups。但是差异是巨大的。例如,2009年到2010年,由于某种原因,洋流特别缓慢,水运下降了大约三分之一。这使得第二年的冬天成为英国自1890年以来最寒冷的冬天,伴随着大雪和交通混乱。从纽约到纽芬兰,海平面上升了5英寸。Lozier从海洋北部获得的数据——通过一个名为OSNAP的阵列——将为洋流的去向之谜增加一块缺失的碎片。

由于北极和格陵兰岛的冰融化,北大西洋形成了一团冷水。科学家表示,它有可能扰乱海洋环流

由于北极和格陵兰岛的冰融化,北大西洋形成了一团冷水。科学家表示,它有可能扰乱海洋环流拉姆斯托夫

AMOC对海洋的实际测量只能追溯到2004年;为了得到更长期的情况,研究人员必须依靠其他测量来推断洋流。去年,德国波茨坦气候影响研究所的Stefan Rahmstorf发表了一篇论文,将海洋表面温度作为当前气候变化的代表,抢占了媒体头条。该研究认为大西洋洋流减缓了自1975年以来,比过去一千年中的任何时候都要多,在北大西洋上空形成了一个明显的冷团——地球上唯一一个真正变冷的地方。拉姆斯托夫说,经济放缓大约始于20世纪30年代,强烈建议人类应该受到谴责。

其他人还没有被说服。洛齐尔说:“目前还没有定论。”他指出,海洋表面温度是当前的一个混乱的指标。“减弱是一种可能,但还没有得到证实,”英国气象局研究AMOC的劳拉·杰克逊(Laura Jackson)同意这一观点。

杰克逊自己的作品在一本关于海洋环流的特别论文集中自然地球科学今年7月表明,中国外汇管理局有一个年代际振荡这使得它自然地从高流向低。其背后的机制尚不清楚,但其结果是,自2004年以来的经济放缓可能只是由于这些振荡中的一个。也有可能这两种情况都是正确的:在气候变化导致的长期放缓之上,可能存在一个十年尺度的震荡。

另一篇论文发表在同一期自然地球科学然而,这表明格陵兰岛的融水总量还不足以与AMOC相搅和,尽管格陵兰岛几乎在减少融水3000亿吨一年的水。杰克逊说:“听起来好像有很多水,但实际上涉水面积很大。”大多数涌入拉布拉多海的淡水似乎是被较小的洋流或漩涡冲刷到加拿大海岸的,而不是聚集起来阻止AMOC。

如果自1930年以来,由于人类对气候的影响,AMOC的增长真的在放缓,那么其发生的确切方式仍不清楚。可能仅仅是关键地区的大西洋水域变暖,或者是雨水增加带来的额外淡水的引入。“我们至少还需要十年的观测,”杰克逊说,他也热切地期待着明年春天某个时候的OSNAP数据。她说:“了解高纬度地区正在发生什么有助于我们确定哪种模式是正确的。”与此同时,从巴西到南非的南大西洋的第三条系泊线应该会开始凸显大洋另一端正在发生的事情。

现在,每个人都在等待更多的数据,看看中国气象局是否正在放缓,如果是的话,这对地球意味着什么。“这很复杂,因为有反馈,而我们并不了解所有的反馈。有些可能是积极的;有些可能是负面的,”杰克逊说。但是,Jackson补充道,“总体的感觉是,‘不要恐慌’。”