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太平洋环流减缓致天气变暖加剧,美切磋称冰岛

2019-09-02 11:38

美研究称冰岛环流改变北大西洋气候

大西洋环流减缓致气候变暖加剧

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本报讯中国海洋大学教授陈显尧和美国华盛顿大学学者合作发现,现阶段北大西洋经向翻转环流的减缓并不会导致全球变冷;相反,可能会更有利于全球变暖。该成果日前发表于《自然》杂志。

据美国物理学家组织网近日报道,一个包括来自美国伍兹霍尔海洋研究所的物理海洋学家在内的国际研究小组,确定了冰岛附近一个大洋环流系统的存在,它明显地影响着海洋对气候变化的反应,能改变北大西洋地区的气候。

据了解,AMOC是大洋热盐环流传送带的重要组成部分。AMOC将北大西洋低纬度的高温、高盐水向北输送至高纬度地区。以往大家关心较多的是表层过程,即AMOC向北输送暖水,为欧洲带来温暖湿润的天气。不过,随着全球气候变暖,北极海冰和格陵兰冰盖融化形成淡水并注入北大西洋,减少了北大西洋深层水的形成并且使AMOC减缓,从而使向北的热输送变少,导致欧洲以及北半球变冷。

大西洋经向翻转环流即“大海洋输送带”,是调节地球气候的关键影响因子。作为海洋环流和气候的相互关系的一部分,这个传送带向北方的高纬度地区输送温暖的洋流,继而以深流的方式将北大西洋的冰冷海水向赤道传输。在这一洋流活动中,关键之处是丹麦海峡溢流水,它通过格陵兰—苏格兰海脊将低密度和高密度的海水进行交换。

然而,最新研究发现,AMOC的另一个作用是在来自低纬度的高温高盐水下沉至300米深的中深层海洋的过程中,把海洋表层的热量输送至中深层海洋。而当AMOC有所减缓时,这些热量就停留在了海洋表面,加热大气,导致气候变暖加剧。

多年来,科学家一直认为丹麦海峡溢流水的主要来源是临近格陵兰岛的洋流,也就是所谓的东格陵兰洋流。但是,来自冰岛的海洋学家对这一认知提出质疑。他们发现了一个深层洋流沿着冰岛的大陆坡向南运动,并将之命名为“北冰岛洋流”。罗伯特:皮卡特称,数据显示,北冰岛洋流确实将溢流水运回丹麦海峡,它不同于东格陵兰洋流。而且,在丹麦海峡溢流水中北冰岛洋流占到了将近50%的溢出量,其中最密集的部分基本都是北冰岛洋流。它是促成大西洋经向翻转环流的关键要素。

陈显尧介绍说,关于AMOC的直接观测主要集中在最近十几年,即2004年以来英国和美国实施的RAPID计划。该计划在北大西洋26N断面的连续观测显示,AMOC自2004年开始呈现减缓趋势。但是,研究AMOC的气候效应需要更长的时间序列。为此,科学家尝试利用海表面温度、海面高度、海水盐度等长期观测数据,重建了1950年以来AMOC的变化过程。

研究人员还运用了一个数值模型来模拟北冰岛洋流的活动位置及形成机制,质疑了洋流交换使温暖的海水流向较冷海水的运动模式。这些研究结果证明了海洋环流对气候的影响。

结果显示,AMOC的变化呈现出加速、减缓、稳定、再加速的准周期性特征。“我们只有持续大约一个周期的观测数据,还不能确定这种现象是否一定会周期性往复出现。”陈显尧表示,“未来仍然需要持续的观测和深入的研究,以进一步验证此次提出的科学猜想。”

气候专家关注到,由于全球气候的持续变暖,大西洋经向翻转环流正逐渐放缓。而洋流运动能使局部地区气候发生变化,如北大西洋北部地区融冰而来的新鲜水日益增加和其他因气候变暖而引起的现象,能阻止海水下沉,减少目前循环中传输的温暖海水需要,继而减少大西洋低纬度和高纬度之间的洋流循环,使大量海水能在这一地区冻结,最后可能会使北半球的气候变冷。

相关论文信息:Nature, 2018, 559:387-391

虽然这一推测比较难实现,但是它的关键意义在于,研究人员认识到了大西洋经向翻转环流的过程,使其能够精准地预测将来气候与环流的相互关系。皮卡特称:“如果溢流水的一大分支源于北冰岛洋流,那我们将需要重新思考大西洋经向翻转环流冷暖交换的速度到底有多快,这个交换过程会因气候变暖发生什么变化。”

《中国科学报》 (2018-07-24 第1版 要闻)

这一研究结果还会引发关于全球海洋环流如何对将来的气候变化作出反应的更多思考。

美国物理学家组织网相关报道

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